Introduction

       L'introduction des nouvelles règles harmonisées en matière de stabilité après avarie (« Solas 2009 ») a modifié de façon importante la manière de calculer les navires au stade du projet. Ces règles s'appuient désormais sur le concept probabiliste. L'information du Capitaine pour la maîtrise des avaries (avant que celles-ci ne surviennent) est devenue délicate dans le contexte probabiliste. L'étude déterministe de la stabilité après avarie, malgré ses limitations et lacunes étaient facilement interprétables et l'information du Capitaine était de ce fait relativement facile à produire. Il n'en est plus de même dans un contexte probabiliste. Ce texte présente après quelques rappels législatifs et théoriques, le cadre réglementaire de l'information du Capitaine et les imperfections majeures (aux yeux de l'auteur) de cette information. Il est distingué ici l'information du Capitaine avant qu'une avarie ne survienne (§ 4,5 & 6) et après que l'avarie soit survenue (§4 & 7).



Rappel du contexte réglementaire

       Le principe probabiliste n'est pas nouveau puisque la vieille Résolution A265 (1973) de l'OMI permettait déjà de calculer les navires à passagers sur ce principe, en solution alternative aux règles dites déterministes contenues dans Solas 1960/1974. En 1992, l'OMI a étendu aux navires de charge secs l'application des principes probabilistes, contenus essentiellement dans la règle 25 de l'édition amendée de Solas 1974. L'évolution récente (Solas 2009) est remarquable en ce sens qu'après un travail d'harmonisation approfondi à l'OMI sur la base de travaux théoriques importants financés par l'Union Européenne (programme Harder), un bloc de règles probabilistes communes a été élaboré pour les navires à passagers et pour les navires de charge.

       Les navires spéciaux (relevant du Code SPS) emportant un nombre significatif de personnel spécial (cable ship, sismic vessel, etc.) sont également calculés selon des règles probabilistes (spécifiques) alors qu'ils étaient auparavant encore soumis aux règles déterministes.

       Désormais seuls les navires de type crude oil tanker, product tanker, chemical tanker & gaz tanker (relevant de Marpol Annexe I et II, du Code IBC et du Code IGC) ainsi que les navires du type supply vessel (Code OSV), les grands vraquiers, et les navires rapides (relevant du Code HSC) sont encore calculés, en matière de stabilité après avarie, selon les principes déterministes.

       On peut résumer ce qui précède par :

Règles s'appuyant sur les principes probabilistes =

Règles s'appuyant sur les principes déterministes =

Cas particulier =
Navires rouliers à passagers (ropax) fréquentant les eaux européennes : sont à la fois étudiés en règles déterministes et en règles probabilistes du fait de l'Accord de Stockholm (voir plus loin).

       On se souviendra par ailleurs dans ce qui suit que la Convention Franc-Bord s'applique à tous les navires. Une des ses exigences de base concerne la résistance structurelle. Une lecture attentive de la Convention montre que celle-ci implique la résistance structurelle du navire dans les conditions d'avarie réglementairement prévue par Solas et Marpol (Annexe I, chapitre I, généralités).



Généralités sur les principes déterministe et probabiliste de l'analyse du compartimentage et de la stabilité après avarie

Principe déterministe

Une avarie « théorique » réglementaire (déterminée par avance) est appliquée au navire en différents points sur toute la longueur du navire. Le compartimentage prévu pour le navire doit permettre de respecter des critères :
• de flottabilité résiduelle (enfoncement, immersion d'une ligne imaginaire appelée ligne de sur-immersion ou du pont de franc-bord)
• de stabilité résiduelle (gîte, assiette, paramètres de la courbe de stabilité en avarie, stades d'envahissement intermédiaires)
       Ces critères varient en sévérité selon le service du navire : navire à passagers, navire de charge. Pour les navires à passagers des moments inclinants spécifiques auquel le navire doit résister sont introduits (regroupement des passagers sur un bord, mise à l'eau des embarcations,…).

       Le compartimentage induit par ces règles déterministes est essentiellement transversal. Pour les navires à passagers, le raisonnement réglementaire s'appuie sur la notion de pont de cloisonnement ; pour les navires de charge, c'est le pont de franc-bord.

Exemple de corpus réglementaire déterministe pour les navires soumis au Code IBC et IGC (chimiquiers et gaziers) :
Les navires, dans les Codes IBC et IGC sont classés selon leur dangerosité (navires du type 1 auquel des mesures spéciales doivent s'appliquer, aux navires de type 3 qui nécessitent des «mesures d'ampleur modérée» selon la terminologie de l'OMI). Pour les chemical tankers, par exemple, les navires doivent résister aux avaries suivantes :
1. avarie de bordé
   => longueur = 1/3 L^2/3 (ou 14,5 m) ; largeur (profondeur) = B/5 ; sans limite vers le haut
2. avarie de fond dans une zone de 0,3.L à partir de la PPAV

=> longueur = 1/3 L^2/3 (ou 14,5 m) ; largeur = B/6 (ou 10 m) ; pénétration verticale = B/15 (ou 6 m)
3. avarie de fond sur toute autre partie du navire

=> longueur = 1/3 L^2/3 (ou 5 m) ; largeur = B/6 (ou 5 m) ; pénétration verticale = B/15 (ou 6 m)
(L = longueur, B = largeur)

Pour ce qui concerne l'avarie de bordé (navires de type 1,2 et 3, confer ci-dessus) :
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire pour type 1.
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire pour type 2 si L > 150 m.
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire sauf compartiment machines pour type 2 (confer ci-dessus) si L < 150 m.
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire pour type 3 si L > 225 m.
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire sauf cloisons compartiment machines pour type 3 si 125 < L < 225 m.
• Avarie en un point quelconque de la longueur du navire sauf compartiment machines si situé à l'arrière pour type 3 si L < 125 m (l'administration jugeant toutefois de l'aptitude du navire à survivre un envahissement du compartiment machines).

Les navires sont donc «à deux compartiments envahissables» (avarie au droit d'une cloison transversale).
La stabilité résiduelle doit répondre aux critères suivants (critères sur la courbe de stabilité) :

La photo suivante montre un cas récent où les règles ont bien fonctionné …


(Collision au large de Ouessant en 2010)

Ci-dessous, par contre, les calculs -selon les principes déterministes- ont été pris en défaut : le navire a coulé !


(« Sea Diamond » , avril 2007)

L'analyse déterministe de la stabilité après avarie nécessite en moyenne le calcul d'une quarantaine de cas d'avarie pour un navire simple (genre minéralier ou porte-conteneur) jusqu'à une grosse centaine de cas pour un grand navire à passagers. Les dossiers de calculs font entre 150 et 400 pages en moyenne. Leur étude par le Capitaine, bien qu'un peu rébarbative, est possible. Elle est utile, et associée à l'analyse du plan pour la maîtrise des avaries, donne au Capitaine une vue claire de l'étude qui a été menée par le Chantier constructeur.

Principe probabiliste :

D'une manière générale, la communauté scientifique spécialisée considère que l'approche probabiliste est meilleure et qu'elle permet de dépasser certains défauts voire contradictions et incohérences de l'approche déterministe. Dans l'étude probabiliste de la stabilité après avarie et du compartimentage des navires, on part d'un projet de navire dessiné librement. On ne privilégie aucun principe de compartimentage : transversal ou longitudinal.

Pour chaque espace/compartiment ou groupe d'espace/compartiments, on calcule le facteur suivant :
a_i = p_i.s_i ( i, indice du compartiment considéré ou du groupe de compartiment considéré)
• a_i représente le « niveau de sécurité » du compartiment considéré (ou du groupe de compartiment considéré)
• p_i représente la probabilité d'envahissement du compartiment considéré (ou du groupe de compartiment considéré) ; sa formulation est basée sur des statistiques ; elle tient compte de l'architecture du navire (cloisonnement longitudinal) par l'introduction d'un facteur « r » dans la formulation de « p »
• s_i représente la probabilité de survie après envahissement du compartiment considéré (ou du groupe de compartiment considéré) ; ce facteur nécessite le calcul complet de la courbe de stabilité résiduelle (GZ), de la flottaison d'avarie, des conditions d'envahissement du navire, etc ; il prend en compte les conditions dans lesquelles l'équilibre est atteint (stades d'envahissement), les moments inclinants « parasites » ( tassement passagers, …); un facteur « v » pondère « s_i » pour la présence de cloisonnement horizontal au dessus de la flottaison, etc … « s » passe à 0 si les chemins d'évacuation, certains systèmes critiques sont noyés ou si un envahissement progressif survient dans la condition étudiée.

En effectuant la «sommation» de tous les calculs de niveau de sécurité «individuels», on obtient ainsi une valeur A appelée «index de compartimentage» ou «index atteint» :

A est appelé « index atteint »

L' «index de compartimentage» ou «index atteint» A, représente un certain «niveau de sécurité» du navire.

La méthode probabiliste établit un index R appelé «index requis» et l'on doit avoir : A ≥ R
Il n'y a pas d'exigence pour chaque avarie prise séparément, seul le résultat final (la sommation de toutes les contributions de chaque cas) compte pour l'évaluation du niveau de sécurité.

Une évaluation complète du niveau de sécurité implique de calculer A dans tous les cas de chargement imaginables pour un navire donné. On peut alors pondérer les valeurs de A en fonction de l'intensité que l'on souhaite donner au A spécifique à un cas de chargement (par exemple, fonction de la durée d'exploitation dans le cas de chargement donné).

(n = nombre de cas de chargement étudié et wi = coefficient de pondération pour chaque cas de chargement).

Pour des applications réglementaires, il faut évidemment se limiter. Dans «Solas 2009», on se limite à 3 cas de chargement :

les wi valant [0,4], [0,4] et [0,2] => A= 0,4.As+0,4.Ap+0,2.Al

Les index atteints partiels A_l, A_p et A_s étant calculés pour des tirants d'eau/cas de chargement correspondant aux situations lège, chargement partiel et pleine charge.

Nota = On gardera à l'esprit qu'un certain nombre de cas, de probabilité (1-A) conduisent à la perte du navire.

La démonstration de la conformité aux règles probabilistes implique le calcul de centaines de cas d'avarie pour les navires simples jusqu'à des milliers de cas pour les grands paquebots ou ropax. Les dossiers de calculs font entre 300 ou 400 et …plusieurs milliers de pages. Leur étude par le Capitaine est quasi impossible en pratique et sans réelle utilité compte tenu du principe même de la méthode qui est par essence très globalisante. Seul le résultat A>R compte et l'analyse par le Capitaine des milliers de cas calculés pour élaborer l'index atteint est inenvisageable. Seule l'étude du plan de maîtrise des avaries, s'il est bien fait, peut lui apporter quelque chose.

Le cas particulier de l'Accord de Stockholm pour les navires rouliers à passagers (ropax) :

Après le drame terrifiant du naufrage de l'«Estonia» (navire roulier à passagers/ropax) en 1994, les pays riverains de la Baltique associés à la Grande-Bretagne, puis l'Union européenne ont poussé l'OMI à admettre un durcissement des règles en matière de compartimentage et stabilité après avarie, communément appelé «Accord de Stockholm». Ce renforcement des règles (1996) est « régional » (ropax fréquentant les eaux européennes) l'OMI ne l'ayant pas imposé au monde entier.

Ce renforcement consiste :
• à imposer dans l'étude du navire une présence hypothétique d'eau sur le pont de cloisonnement (en général le pont roulier inférieur, ou pont N°3 dans la nomenclature Solas)
• à imposer que le navire résiste à une avarie au sens de «Solas 90» navires à passagers (donc règles déterministes) avec cette présence d'eau hypothétique
La démonstration de la conformité se fait par calculs ou par essais sur modèle (confer Directives 2005/12/CE et 2003/25/CE, «Prescriptions spécifiques de stabilité applicables aux navires rouliers à passagers»).

Depuis le 1er janvier 2009, les navires à passagers doivent être calculés selon «Solas 2009» donc en règles probabilistes. Les navires ropax sont donc depuis cette date étudiés selon des règles déterministes («Solas 90») renforcées par les dispositions de l'Accord de Stockholm et selon des règles probabilistes («Solas 2009»). L'information du Capitaine s'en trouve compliquée, mais le corpus «Solas 90 + Accord de Stockholm» étant à caractère déterministe, l'éventuelle opacité de cette information ne vient que de la partie probabiliste.

L'information du Capitaine en matière de compartimentage et stabilité après avarie : ce qui est requis par les textes

Le Capitaine doit connaître la capacité de résistance de son navire aux avaries. Il doit, à minima, pouvoir interpréter l'étude réglementaire faite par le chantier constructeur laquelle a été validée par l'Administration du pavillon (celle-ci délègue souvent cette tâche à la société de classification en charge du navire). La problématique soulevée dans cette présentation est : le dossier stabilité après avarie ainsi que les documents associés (plans de contrôle des avaries notamment) sont-ils suffisants pour le Capitaine ? Ces documents permettent-ils au Capitaine de bien apprécier la situation et de prendre si nécessaire les bonnes décisions ?

Les textes nationaux et internationaux prescrivant la présence à bord d'une information minimale en matière de stabilité à l'état intact et après avarie sont à notre connaissance :
• France / Division 211 annexée à l'arrêté du 23 novembre 1987
• OMI / Load Lines Convention règle 10
• OMI / Code on Intact stability ( 2008 IS Code)
• OMI / Marpol règles 27 & 28
• OMI / Solas Chapitre II-1 notamment partie B règles 5 et 5-1, 19
• OMI / Notes explicatives concernant les règles de compartimentage et stabilité après avarie du chapitre II-1 de Solas
• OMI / MSC .1/Circular 1245 Guidelines for Damage Control Plans and Information to the Master (29/10/2007)

Pour ce qui concerne la stabilité à l'état intact, les Capitaines sont en général bien renseignés et la présence à bord de calculateurs de chargement (leur permettant par ailleurs de contrôler les problèmes d'effort de coque) font que le niveau d'information est jugé satisfaisant. L'information principale fournie au Capitaine est une courbe des hauteurs métacentriques initiales (GM) admissibles ou des hauteurs de centre de gravité sur quille (KG) maximum en fonction du tirant d'eau. Cette courbe doit être comparée aux résultats des cas de chargement. Les cas de chargement calculés par le constructeur couvrent en général une partie du spectre d'utilisation du navire. La difficulté que représentent les situations hors cas pré-calculés est réelle pour certains navires, comme les tankers (hors Solas 2009 donc) et a justifié une enquête de l'organisation de Port State Control du Mémorandum de Paris.
On notera que les cas de chargement réglementaires sont relativement peu nombreux et le chantier constructeur du navire en calcule très souvent beaucoup plus, sur la demande de l'armateur notamment.

Que disent ces textes pour ce qui concerne la stabilité après avarie ?

Solas II-1 partie B-1 règle 5-1 stipule que le Capitaine doit avoir des courbes des GM requis (ou des KG maximum) en fonction des tirants d'eau «qui garantissent l'observation des prescriptions pertinentes en matière de stabilité à l'état intact et de stabilité après avarie».

Exemple de courbe des hauteurs métacentriques initiales (GM) minimales :

Les tirants d'eau dl,dp et ds correspondent aux tirants d'eau/cas de chargement utilisés pour le calcul de chaque index atteint partiel Al, Ap et As (tirants d'eau lège, partiel et de subdivision en gros celui de pleine charge). Confer ci-dessus §22. La règle stipule par ailleurs que des instructions doivent être données au Capitaine pour ce qui concerne «le fonctionnement des dispositifs d'équilibrage» et «tous autres renseignements et moyens qui pourraient être nécessaires pour maintenir la stabilité à l'état intact et la stabilité après avarie».

Solas II-1 partie B-4 règle 19 contient des prescriptions spécifiques aux situations d'avarie. Il s'agit essentiellement de l'obligation de fournir au Capitaine et aux Officiers responsables :
• des plans montrant le cloisonnement étanche (doivent être affichés)
• des plans montrant les ouvertures dans le cloisonnement étanche, les portes étanches (avec indication de celles qui peuvent rester ouvertes à la mer)
• des instructions sur les dispositifs de correction de la gîte
• des indications sur toutes les précautions d'ordre général et spécifiques (notamment celles éventuellement demandées par l'Administration)
Pour les navires calculés selon Solas 2009 partie B-1, la règle 19 stipule que «les renseignements sur la stabilité après avarie doivent donner au Capitaine un moyen simple et facile à comprendre d'évaluer la capacité de survie du navire dans tous les cas d'avarie […]».

La problématique de l'information du Capitaine avec les règles probabiliste de stabilité après avarie de Solas 2009 :

Généralités :

L'information du Capitaine est constituée des dossiers de calculs pour la stabilité à l'état intact, des dossiers de calculs de la stabilité après avarie et des instructions et informations constituant les renseignements pour la maîtrise des avaries («damage control plan»).

Les dossiers de calculs déterministes sont relativement faciles à interpréter pour le Capitaine (confer §3). Le Capitaine apprécie facilement l'enfoncement du navire, la prise de gîte et d'assiette. Le «damage control plan» est relativement simple, notamment parce que l'enfoncement du navire suite à un envahissement consécutif à l'avarie «réglementaire» est déterminé. Les éventuelles dispositions à prendre sont plus ou moins clairement exposées en fonction des cas, mais globalement les informations fournies permettent au Capitaine de se forger une opinion sur la situation. Cette impression satisfaisante doit néanmoins être nuancée dans la mesure où l'avarie rencontrée peut être différente de l'avarie réglementaire. Pour ce qui concerne les dossiers stabilité après avarie probabiliste et le «damage control plan» associés, la situation est aux yeux de l'auteur moins bonne.

Nous allons à partir de maintenant faire référence dans ce texte au cas des navires à passagers pour illustrer notre propos. Une partie de ce qui va être dit peut être utilement transposable aux navires de charge secs calculés selon Solas 2009 : en effet, même si les exigences élevées en matière de navire à passagers font que leur application est complexe, ces principes d'étude sont transférables aux navires de charge secs même s'ils ne sont pas tous réglementaires pour eux. On se souviendra dans les propos qui suivent que le pont de cloisonnement des navires à passagers est assimilable au pont de franc-bord pour les navires de charge.

Paramètre enfoncement du navire suite à un envahissement.

Point de vue déterministe :

Dans les règles déterministes, une ligne imaginaire située 76 millimètres sous le pont de cloisonnement sert de limite à l'enfoncement. Elle est appelée «ligne de sur-immersion» («margin line»). Le pont de cloisonnement est le pont le plus élevé auquel aboutissent les cloisons étanches transversales.

F1L1 est la flottaison en avarie.

Dans le principe déterministe, la ligne de sur-immersion n'est jamais noyée, ce qui revient à dire que le pont de cloisonnement ne l'est pas non plus. Si tous les cas d'avarie étudiés respectent bien les critères (ce qui doit être le cas si le navire est conforme), le Capitaine sait qu'en termes d'enfoncement, pour une avarie réglementaire ou peu différente, il ne dépassera pas cette limite. Le compartimentage du navire qui permet de respecter le critère de non immersion de la «margin line» est transversal, avec des compartiments aux longueurs limitées (associées aux notions de longueur admissibles et envahissables). Le Capitaine comprend assez facilement la cohérence d'ensemble de l'étude. Sa vision, complétée de l'étude du «damage control plan» est claire, ce dernier n'étant pas compliqué à établir compte tenu des principes déterministes.

Point de vue probabiliste :

La situation est, du point de vue de l'information du Capitaine, plus confuse avec Solas 2009. Pourquoi ?
En raison d'une révolution intellectuelle en matière d'architecture navale, à savoir la disparition de la notion de ligne de sur-immersion et le changement de définition du pont de cloisonnement.

La nouvelle définition du pont de cloisonnement est : le pont le plus élevé jusqu'auquel les cloisons principales sont étanches et «le pont le plus bas à partir duquel l'évacuation des passagers et de l'équipage ne sera pas gênée par l'eau à quelque stade que ce soit de l'envahissement dans les cas d'avarie définis à la règle 8 de Solas II-1, B-1 et en II-1, B-2». Ce pont peut de plus être à décrochement.

On notera le «ne sera pas gêné par l'eau», bien ambiguë (on ne dit pas qu'il doit être entièrement libre d'eau par exemple). Les règles en référence dans la définition sont les règles complémentaires à l'ensemble des règles probabilistes (règles 6 et 7). Elles sont encore déterministes, mais les avaries théoriques de bordé et de fond, sont moins sévères que les anciennes avaries déterministes réglementaires. L'architecture du compartimentage étant désormais libre (plus de longueur maximale de compartiment notamment, en dehors d'une limite de 60 m) la hauteur sur quille de ce pont est variable, fonction du volume envahissable «derrière» l'avarie. Si les volumes correspondants aux compartiments envahis sont grands, le pont de cloisonnement au droit de ce volume sera «élevé», si le volume est faible le pont sera «plus bas».



La situation se complique encore de par le fait que les règles 6 et 7 (probabilistes) conduisent, lorsque le projet est valide, au critère global A>R en n'introduisant a priori aucune limite d'enfoncement.

Les seules «limites» sont le passage à zéro du facteur de probabilité de survie « s » dans les calculs (confer §22),

ce qui se traduit par une non progression de l'index atteint

Le facteur de probabilité de survie s_i se calcule ainsi :
s_i = minimum { s_i intermédiaire ou s_i final . s_i mom }
s_i mom, propre aux navires à passagers est calculé en évaluant les moments inclinant spécifiques :

• des moments inclinant dus à l'usage des bossoirs de mise à l'eau de la drome sur un seul bord
• au tassement des passagers sur un seul bord
• à l'effet du vent traversier

Dans le cas des navires de charge, on prendra s_i intermédiaire = s_i final et s_i mom = 1

( on ne doit pas prendre GZ et range supérieurs à 0,12 et 16 )
K = 1 si angle d'équilibre < à 7° ( navires pax ) et 25° ( navires de charge )
K = 0 si angle d'équilibre > à 15° ( navires pax ) et 30° ( navires de charge )
[entre les deux, interpolation selon formule quadratique ( voir règle )]

Pour les navires à passagers, on doit calculer les facteurs de probabilité de survie aux stades intermédiaires d'envahissement, selon la formule :

(on ne doit pas prendre GZ et range supérieurs à 0,05 et 7)

De façon générale, s_i passe à zéro si :
A la flottaison au stade final on a :
• soit immersion du pont de cloisonnement considéré comme un itinéraire d'évacuation (horizontal)
• soit immersion bord inférieur d'ouvertures conduisant à envahissement progressif (si pas pris en compte dans le calcul de «s») comme conduits aération, ventilation, ouvertures fermées au moyen de portes/panneaux étanches aux intempéries (weathertight)
A la flottaison aux stades intermédiaire ou au stade final on a :
• soit immersion d'ouvertures servant d'échappées verticales ménagée dans le pont de cloisonnement
• soit immersion poste de commande portes étanches, dispositifs d'équilibrage, vannes et conduits de ventilation assurant le maintien de l'intégrité des cloisons étanches au dessus pont de cloisonnement rendant impossible leur utilisation
• Immersion de tuyautages et conduits de ventilation traversant cloisons étanches situées dans un compartiment contribuant à l'indice A, si pas munis de moyens de fermeture étanches
• Angle d'inclinaison atteint est > 15° => s_{intermédiaire}=0
Nota = La méthode probabiliste implique que des situations dangereuses exceptionnelles ne dégradent pas le niveau de sécurité du navire dans la mesure où leur poids statistique est faible. Mais cela est une démarche d'architecte naval, à la conception. Le Capitaine, confronté à une situation exceptionnelle mais bien réelle, n'a pas de réponse à la question : est-ce que mon navire possède une "survivabilité" suffisante dans la situation présente.

Exemple de situation permise par Solas 2009 :



Avec Solas 2009, la situation ci-dessus est possible. Le pont de cloisonnement peut être envahi partiellement. Si la zone [B/2-y] n'est pas étanche (les règles ne l'exigent pas) il y a risque d'envahissement progressif. Si le cloisonnement vers l'avant ou l'arrière du couple représenté n'est pas étanche à l'eau ou au moins étanche aux intempéries, il y a risque d'envahissement dans le plan longitudinal. L'immersion d'un chemin d'évacuation (au sens de Solas Chap. II-2) dans la zone [B/2-y] n'est pas interdite par les règles. Le facteur de probabilité «s» associé à ce cas d'avarie passe à 0, et l'index atteint A ne progresse pas. Pour le Capitaine, tous ces éléments sont complexes à appréhender. La nécessité d'une information synthétique apparaît clairement.

Autres paramètres :

On pourrait se livrer à une analyse équivalente pour les autres paramètres de situation d'avarie comme la gîte, le bras de levier (GZ) résiduel, l'arc de courbe de stabilité. Les éléments nécessaires à l'établissement de la courbe de stabilité de la situation d'avarie sont calculés pour chaque cas puisqu'il faut effectuer le calcul du facteur de probabilité :

Nota = dans la méthode probabiliste, ces éléments sont calculés pour une assiette nulle pour les cas «pleine charge» et «charge partielle» et en assiette libre pour le cas «lège». La hauteur du centre de gravité (KG) ou la hauteur métacentrique initiale (GM) utilisés pour ces calculs sont les maximaux ou minimaux des cas de chargement à l'état intact associés.

On pourrait espérer que le Capitaine dispose de ce fait d'une riche information étant donné le nombre énorme de cas calculés dans la méthode probabiliste. Par principe, en effet, la méthode explore pratiquement toutes les possibilités d'avarie, des plus petites aux plus importantes.

Malheureusement, les résultats sont présentés sous forme de tableaux directement issus des programmes de calcul spécialisés. La description des cas d'avarie est dans un endroit du dossier, le résultat des calculs sur ces cas est ailleurs, quelques centaines de pages plus loin. Sur les centaines voire les milliers de pages de tableaux apparaissent, noyés dans les facteurs de probabilité du process de calcul de l'index atteint A («p», «r», «v», «s», index local), les quelques paramètres qui intéressent directement le Capitaine (angle de gîte, arc de courbe de stabilité résiduelle, bras de levier GZ maxi). Les notations et symboles utilisés sont souvent orientés application informatique utilisée et sont donc peu lisibles. Les renseignements pour la maîtrise des avaries ( «damage control plan» ) ne fournissent souvent que des informations générales à caractère descriptif sur le navire : renseignements et plans du compartimentage étanche, liste des ouvertures pratiquées dedans, dispositions à prendre pour corriger la gîte causée par l'envahissement, etc.

Propositions d'amélioration de l'information du Capitaine :

Présentation des informations sous forme graphique :

Le Capitaine a besoin d'évaluer rapidement et simplement les conséquences d'une avarie donnée. Pour ce faire, un document de synthèse reprenant les cas limites et faisant apparaître les flottaisons d'avarie finales et celles donnant la gîte la plus forte dans les stades intermédiaires devrait être élaboré dans une optique d'usage par le Capitaine en situation d'urgence. Ce document pourrait être basé le principe «V-lines» qui a été utilisé dans le cadre des études déterministes (par les marines militaires notamment). Sa transposition au cadre probabiliste ne semble pas difficile. Des explications sommaires devraient être fournies au Capitaine sur la base des principes suivants.
Les courbes V-lines (qui sont en fait des droites ou des ensembles de segments de droite) permettent de visualiser facilement les zones étanches à l'eau (watertight) et les zones étanches aux intempéries (weathertight).
Exemple de «V-lines» :

Le réseau de courbes (A) correspond à l'état d'équilibre final (ou aux stades intermédiaires si ceux-ci sont plus sévères). Le réseau de courbes (B) correspond à la gîte maximale correspondant à l'arc de courbe de stabilité résiduelle (donc au-delà de l'angle d'équilibre final des calculs et correspondant également la plupart du temps au réseau A) . Le pont de cote z2 est le pont de cloisonnement. Les V-lines ne sont pas forcément symétriques, du fait de la grande liberté désormais accordée au constructeur, lequel peut agencer la zone comme il l'entend, et donc se retrouver, en cas d'envahissement, avec des situations dissymétriques (relatives tout de même, l'esprit des règles étant encore de privilégier un enfoncement quasi droit).

Les chemins d'évacuation horizontaux des navires à passagers, ainsi que les ouvertures munies de fermetures étanches aux intempéries (seulement) conduisant à un envahissement progressif sur tous les navires (envahissement non pris en compte dans le calcul du facteur de probabilité «s»), les ouvertures d'échappée verticale dans le pont de cloisonnement, les commandes des portes étanches et des dispositifs d'équilibrage doivent être situés à l'intérieur de la cote y2 de la figure. Dans le cas contraire, il y a passage du facteur «s» à la valeur 0 dans les calculs. Les ouvertures non protégées dans les cloisonnements doivent également être situées à l'intérieur des cotes y1 et y2 de la figure. Comme dans le cas précédent (cote y2) le facteur de probabilité «s» passe à 0 si cette condition n'est pas respectée.

Cette information graphique de type «V-lines» améliorées pourrait être très utilement complétée d'une information globale sur les conséquences d'envahissement zone par zone, et groupe de zone par groupe de zone. Ce pourrait être par exemple un plan et celui-ci ne donnerait que des indications qualitatives. Certains Chantiers constructeurs proposent ce type de présentation dans leur dossier «damage control».

Représentation simplifiée de ce type de plan :

Pour chaque tirant d'eau d'étude, le plan présente en abscisse le découpage des zones de calculs ( = approx. aux compartiments dans la terminologie Solas 2009) et en ordonnée le nombre de zones en avarie. On s'est limité sur le schéma ci-dessus à un petit navire avec peu de zones et à 3 zones envahies au maximum. Dans chaque case une symbolique (éventuellement basée sur de la couleur) indique de façon très claire la sévérité de l'avarie, avec un commentaire succinct et éventuellement quelques données sur la courbe de stabilité résiduelle (tirant d'eau, assiette, gîte, arc, GZ maxi, GM, facteur de survie «s»). Par exemple : Case Z2 = couleur verte / survie très probable (tirant d'eau, assiette, gîte, arc, GZ maxi, GM, facteur de survie «s») Case ZZ4 = couleur jaune / survie probable mais risque (tirant d'eau, assiette, gîte, arc, GZ maxi, GM, facteur de survie «s») Case ZZZ2 = couleur rouge / survie improbable (tirant d'eau, assiette, gîte, arc, GZ maxi, GM, facteur de survie «s»)

Certains chantiers constructeurs établissent aux fins d'approbation par l'Administration (ou par délégation les organismes reconnus comme les sociétés de classification) des plans indiquant de façon détaillée les niveaux de flottaison d'avarie à l'état final et aux stades intermédiaires, avec des indications structurelles sur les cloisons au dessus du pont de cloisonnement (partie étanche à l'eau ou étanche aux intempéries d'une cloison).

Ces plans reprennent de nombreuses informations pas forcément utiles au Capitaine. Il pourrait être établi à partir de ces plans d'étanchéité un plan pour l'information spécifique du Capitaine donnant uniquement les indications qui lui sont utiles à savoir : pour les avaries les plus importantes, quelles vont être les limites exactes de l'envahissement, où se trouvent les chemins d'évacuation, les échappées, etc. par rapport à la flottaison d'envahissement.

Présentation des données principales de calculs des cas d'avarie :

Nous avons vu au §43 combien les dossiers stabilité après avarie «probabiliste» peuvent être difficiles à lire pour le Capitaine. Les «damage control plan» associés à ces dossiers sont souvent parcellaires aux yeux de l'auteur. Pourtant une amélioration de l'information pourrait être facilement réalisée.

Tout d'abord l'ensemble de la documentation (dossier et «damage control plan») devraient reprendre de façon simple les résultats fondamentaux des calculs (sur une page). Les éléments de base suivants devraient apparaître :

Ce qui précède semble évident mais cette synthèse simple n'est pas toujours faite par les chantiers constructeurs.

Ensuite puisque par principe même, la méthode probabiliste prévoit le calcul d'un très grand nombre de cas d'avaries (des plus petites aux plus importantes) et qu'à chaque fois la courbe de stabilité résiduelle est déterminée, il pourrait être établi un tableau résumé reprenant les avaries aux conséquences les plus sévères. Le paramètre d'établissement de ce tableau pourrait être par exemple la valeur du facteur de probabilité de survie s_i avec les données suivantes :
• liste séparée de tous les cas où s_i = 0 (avec une probabilité p > 0) ; ce point est d'ailleurs repris en tant que document à soumettre pour l'approbation dans l'appendice des Notes Explicatives relatives aux règles de compartimentage et stabilité après avarie du chapitre II-1 de Solas (§ 2.3.1.3) ; le Capitaine n'est pas approbateur du projet bien évidemment mais ce document lui serait particulièrement utile pour son information
• liste séparée de tous les cas où s_i est faible, par exemple s_i < 0,5
La courbe des hauteurs métacentriques initiales (GM) minimales ou son équivalent la courbe des hauteurs de centre gravité (KG) maximales, qui intègrent les critères de stabilité après avarie, devraient systématiquement être fournies avec les indications de chaque cas de chargement de l'étude stabilité à l'état intact superposées. Le Capitaine a ainsi une vision immédiate des possibilités de son navire. Ce point paraît évident là encore mais tous les chantiers constructeurs ne le font pas.

Lorsqu'il y a plusieurs courbes de GM minimum requis (ou de KG maximum) notamment lorsque les assiettes varient à l'intérieur de ce qui est prescrit par les règles et induisent des résultats différents, la réglementation prévoit que la courbe enveloppe apparaisse clairement et donc implicitement requiert que les cas de chargement soient bien tous au dessus (dans le cas d'une courbe GM minimum). Les conséquences des prescriptions spécifiques de stabilité applicables aux navires rouliers à passagers (ropax) fréquentant les eaux européennes (Accord de Stockholm) devraient apparaître distinctement en contribuant à la construction de la courbe enveloppe.

Il n'est pas toujours porté sur la courbe des GM requis (ou des KG maximum) l'indication correspondante aux critères de stabilité à l'état intact. C'est regrettable en ce sens que c'est un moyen simple pour le Capitaine de visualiser la capacité de son navire à résister aux «éléments de la vie courante» (stabilité à l'état intact) et la capacité de résistance aux éléments «anormaux» (stabilité après avarie).

Sur cette figure, on a donné un exemple de ce que devrait être l'information synthétique associée à la courbe des GM requis (ou des KG maximum). Courbe 1 = stabilité après avarie Solas 2009 (assiette = 0) Courbe 2 = stabilité après avarie Solas 2009 (assiette > 0) Courbe 3 = stabilité après avarie Solas 2009 (assiette < 0) Courbe 4 = enveloppe stabilité à l'état intact

L'information du Capitaine une fois l'avarie survenue : calculateur de stabilité après avarie, recours à un «ERS», concept de «Safe Return to Port», mesure du GM

Il faut en fait distinguer l'information du Capitaine avant l'avarie et après sa survenance. Avant l'avarie, l'information du Capitaine est issue des calculs de stabilité après avarie effectués par le chantier constructeur et du plan de maîtrise des avaries rédigé sur cette base. Après l'avarie, la situation est tout autre. Par définition on n'est plus dans le domaine probabiliste ! L'avarie est survenue, elle est plus ou moins bien définie compte tenu des difficultés d'appréciation opérationnelles, mais son analyse peut au moins être tentée de façon pragmatique dans un premier temps. On est alors dans l'information du Capitaine sur les conséquences d'une avarie donnée, déterministe et calculable. On n'est plus dans le cas évoqué aux paragraphes précédents. La survenance de l'avarie nous fait sortir de la complexité de la stabilité après avarie évaluée selon les principes probabilistes de Solas 2009, si l'on peut dire. De fait on entre dans une autre exigence d'information pour le Capitaine.

Parmi les moyens d'informer correctement le Capitaine, il y a bien évidemment la possibilité de mettre à bord un calculateur ayant la capacité de traiter la stabilité après avarie. Si ce calculateur est programmé pour traiter une avarie quelconque sur la base du plan de formes et du compartimentage (zonage) du navire, le Capitaine a alors les moyens d'apprécier au mieux la situation. Un calculateur capable d'effectuer de «vrais» calculs de stabilité après avarie (voir définitions IACS) est susceptible de fournir au Capitaine des renseignements de grande valeur. L'utilisation d'un tel calculateur implique la formation des Officiers amenés à l'utiliser et le maintien de leur compétence. La possibilité dès lors de simuler des avaries peut être extrêmement utile dans le cadre d'exercices. L'usage en situation de crise peut toutefois être difficile. Un Officier entrainé devrait être affecté au calculateur et renseigner le Capitaine au fur et à mesure de l'arrivée des informations concernant l'avarie : compartiment(s) / zone(s) touchés, niveau d'envahissement, situation des portes étanches, etc.

L'usage d'un service de calculs à terre peut également être envisagé. De tels «Emergency Response Service» (ERS) existent depuis plusieurs années pour les tankers. Ce sont souvent les sociétés de classification qui proposent de tels services. La communication en situation de crise entre le Capitaine et l'ERS contracté par l'armateur peut s'avérer délicate à la fois pour des raisons techniques et humaines. Là encore il faudrait certainement que l'organisation de crise prévoit un Officier affecté aux communications pour renseigner l'ERS et recevoir les avis.

La problématique ci-dessus (calculateur de stabilité après avarie à bord ou usage d'ERS) est évidemment présente dans le concept récent de «Safe Return to Port» (SRTP). Pour les navires à passagers construits après le 1/7/2011, Solas II-1/08-1 et II-2/21 prescrit la possibilité de résister en termes de disponibilités des systèmes essentiels à la perte par envahissement (ou incendie) d'un compartiment étanche à l'eau. On se reportera aux «Normes de performance visant à garantir que les systèmes et services restent opérationnels pour le retour au port en toute sécurité et pour l'évacuation et l'abandon du navire de manière ordonnée» / MSC Circ.1214).

Un groupe de travail de l'OMI vient de remettre ses conclusions lors de la réunion 2011 du sous-comité stabilité (SLF). Le rapport a pour titre : «Projet de directives sur les renseignements en matière d'exploitation à fournir aux Capitaines des navires à passagers pour que ces derniers retournent au port en toute sécurité avec leurs propres moyens de propulsion ou en remorque». Le rapport préconise l'installation de deux calculateurs de stabilité (aux fins de redondance) ou l'usage d'un «Emergency Response Service» disposant de ses propres moyens de calculs. Le groupe de travail tente de contourner les difficultés opérationnelles en situation de crise évoquées plus haut par un certain nombre de recommandations. Le groupe de travail préconise que les renseignements suivants soient fournis en fonction de la situation réelle du navire aux fins d'améliorer ou modifier la capacité de survie du navire :
• GM transversal pour toute condition de chargement et d'envahissement
• GZ et Arc pour toute condition de chargement et d'envahissement
• aire sous courbe de stabilité pour toute condition de chargement et d'envahissement
• effets des carènes liquides
• tirants d'eau
• gîte, assiette
• effets de l'avarie sur les systèmes essentiels, les échappées, les temps d'évacuations, la drome de sauvetage
• période de roulis naturel, période de houle, sensibilité au roulis synchrone et paramétrique
• surfaces latérales au dessus et au dessous de la flottaison
• moments de flexion et effets de cisaillement
• dispositif d'équilibrage, de pompage
etc.
Le groupe de travail indique également qu'il doit être indiqué les caractéristiques propres du navire en lien avec la directive concernant les plans de maîtrise des avaries et les renseignements à fournir au Capitaine i.e Circ. MSC.1/1245, déjà citée et dont on vient de voir dans les paragraphes précédents qu'elle n'est pas toujours respectée. En tout état de cause toutes ces recommandations, si elles sont acceptées par le Maritime Safety Commitee (MSC) de l'OMI, ne seront pas réglementaires avant plusieurs années.

Les calculs et le respect des recommandations envisagées supposent une fois de plus une connaissance suffisante de l'état du navire en avarie ; ils ne mettent pas à l'abri des conséquences que peut avoir un défaut d'appréciation de la situation réelle.

Une société française (www.gm-meter.com) propose et développe depuis de nombreuses années un système de mesure du GM. Ce système a été adopté par quelques grandes compagnies de ro-pax pour faire face à leurs obligations réglementaires en termes d'évaluation de leur stabilité à l'état intact avant chaque appareillage. En situation d'avarie, l'équipement fournit une indication qui complète les informations collectées par l'Etat-major du navire. Il effectue une véritable mesure de la stabilité et à ce titre peut être considéré comme une aide supplémentaire pour le Capitaine. Cette mesure est précieuse en ce sens qu'elle fournit un renseignement qui s'affranchit de toute manipulation d'entrée de données en situation de crise. L'intérêt de cette mesure du GM en temps réel compense les limitations théoriques bien connues et relativement marginales du principe de la mesure (analyse de la période de roulis, fournissant une évaluation du GM avec une précision de +/- 10%). Cette voie n'est peut-être pas assez explorée dans le cadre de la problématique général de l'information du Capitaine.

Conclusion :

L'étude des navires selon les règles probabilistes de Solas 2009 pour ce qui concerne le compartimentage et la stabilité après avarie, permet une évolution positive de l'architecture navale. Sa complexité introduit toutefois une difficulté pratique importante, celle de l'information du Capitaine. Le Capitaine doit connaître la capacité de son navire à faire face à une avarie. Avant que celle-ci ne survienne, il doit disposer de tous les éléments lui permettant en pratique de se préparer à une situation d'urgence. La réglementation internationale (OMI) prévoit de façon générale ce que doit être cette information. Cette information, élaborée par le chantier constructeur du navire, ne semble pas être toujours appropriée et des améliorations sont nécessaires aux yeux de l'auteur. L'information du Capitaine une fois l'avarie survenue est d'un autre type et son contenu ainsi que son organisation répondent à d'autres exigences ; elle est actuellement l'objet d'études législatives.

Références principales :

• Solas, édition consolidée 2009
• Résolutions MSC 194 (80) / MSC 216(82)
• Notes explicatives sur les règles de compartimentage et de stabilité après avarie du chapitre II-1 de Solas 2009
• Solas 1974 édition consolidée 2004
• Résolution A 265 (1974)
• Notes explicatives (règles probabilistes pour navires à passagers) de la résolution A265
• Résolution A 684 (1991)
• Notes explicatives (règles probabilistes pour navires de charge secs)
• OMI Code Intact Stability 2008
• MSC .1/Circular 1245 Guidelines for Damage Control Plans and Information to the Master (29/10/2007)
• Division 211 du Règlement français (arrêté du 23 novembre 1987)

F.X Nettersheim
Capitaine de 1ère Classe de la Navigation Maritime
Consultant