ISO 12215-8:2009

NORME ISO
INTERNATIONALE 12215-8
Première édition
2009-05-15
Petits navires — Construction de coques
et échantillonnage —
Partie 8:
Gouvernails
Small craft — Hull construction and scantlings —
Part 8: Rudders
Numéro de référence
©
ISO 2009
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Sommaire Page
Avant-propos. v
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Symboles . 2
5 Contraintes de conception . 5
5.1 Matériau du gouvernail. 5
6 Disposition du gouvernail et du système de direction, types de gouvernail. 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Types de gouvernail . 7
7 Force de conception pour le gouvernail .11
7.1 Généralités . 11
7.2 Force F et cas de chargement correspondant . 12
7.3 Force F et cas de chargement correspondant . 13
8 Moment de flexion et réaction aux paliers .14
8.1 Généralités . 14
8.2 Analyse des gouvernails suspendus (Type I). 14
8.3 Analyse des gouvernails avec aileron (Types II à V) . 15
9 Moment de torsion, T, sur le gouvernail. 17
10 Conception de la mèche de gouvernail.18
10.1 Parties travaillantes du gouvernail . 18
10.2 Matériau pour mèches de gouvernail métalliques . 18
10.3 Contrainte de conception pour les mèches métalliques. 19
10.4 Diamètre maximal requis pour les mèches métalliques circulaires pleines . 19
10.5 Variation verticale du diamètre pour les gouvernails de Type I (suspendus). 19
10.6 Mèches circulaires tubulaires . 21
10.7 Mèches métalliques non circulaires . 22
10.8 Mèches de gouvernails simples non isotropes (par exemple en bois ou stratifié) . 22
10.9 Mèches de gouvernails structurelles complexes/mèches en composite. 22
10.10 Vérification de la flèche entre les paliers des mèches de gouvernail de Type I . 23
11 Diamètre équivalent au droit des découpes . 23
12 Paliers de gouvernail, aiguillots et fémelots. 24
12.1 Dispositions structurelles du palier. 24
12.2 Jeu entre la mèche et les paliers. 24
13 Structure de la mèche et construction du gouvernail . 25
13.1 Structure de la mèche . 25
13.2 Construction du gouvernail. 25
13.3 Safran en stratifié. 26
13.4 Peaux de safran en un autre matériau que le stratifié . 26
14 Structure de l'aileron . 26
14.1 Généralités . 26
14.2 Contrainte de conception . 27
Annexe A (normative) Métal utilisé pour la mèche. 28
Annexe B (normative) Conception de mèche complexe en composite. 32
Annexe C (normative) Calcul complet des gouvernails avec aileron . 34
Annexe D (informative) Propriétés géométriques de formes courantes de profil de safran. 38
Annexe E (informative) Variation verticale du diamètre de mèche de gouvernail de Type I . 41
Annexe F (informative) Gouvernail de type I — Déflexion de la mèche entre ses paliers . 44
Bibliographie . 47

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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 12215-8 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 188, Petits navires.
L'ISO 12215 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Petits navires — Construction
de coques et échantillonnage:
⎯ Partie 1: Matériaux: Résines thermodurcissables, renforcement de fibres de verre, stratifié de référence
⎯ Partie 2: Matériaux: Matériaux d'âme pour les constructions de type sandwich, matériaux enrobés
⎯ Partie 3: Matériaux: Acier, alliages d'aluminium, bois, autres matériaux
⎯ Partie 4: Ateliers de construction et fabrication
⎯ Partie 5: Pressions de conception pour monocoques, contraintes de conception, détermination de
l'échantillonnage
⎯ Partie 6: Dispositions structurelles et détails de construction
⎯ Partie 8: Gouvernails
Introduction
Les raisons ayant servi de base à la préparation de la présente partie de l'ISO 12215 sont que les normes et
les pratiques recommandées de détermination des charges sur la coque et du dimensionnement des petits
navires diffèrent considérablement entre elles, limitant ainsi l'acceptabilité des bateaux au niveau mondial. La
présente partie de l'ISO 12215 a été orientée vers les limites inférieures de la pratique courante.
L'objectif de la présente partie de l'ISO 12215 est d'obtenir une résistance générale de la structure qui garantit
l'étanchéité et l'intégrité du bateau contre l'envahissement.
Le groupe de travail considère que la présente partie de l'ISO 12215 a été développée en appliquant les
pratiques actuelles et des principes d'ingénierie valables. Les pressions de conception et critères de la
présente partie de l'ISO 12215 peuvent être utilisés avec les équations de détermination d'échantillonnage de
la présente partie de l'ISO 12215 ou en utilisant des méthodes d'ingénierie équivalentes telles que la théorie
du faisceau continu, la méthode de déplacement de la matrice et la théorie du feuilletage classique indiquées
ci-dedans.
En considérant les évolutions futures de la technologie et des types de bateau, ou de petits navires qui sont
actuellement hors du champ d'application de la présente partie de l'ISO 12215, et à condition qu'il existe des
méthodes s'appuyant sur une technologie appropriée, on peut accepter leur utilisation sous réserve que l'on
puisse vérifier que l'on obtient une résistance équivalente à celle exigée par la présente partie de l'ISO 12215.
Les dimensionnements correspondants à la présente partie de l'ISO 12215 sont considérés comme reflétant
la pratique courante, à condition que le bateau soit manœuvré avec le sens marin et à une vitesse appropriée
à l'état de la mer.
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NORME INTERNATIONALE ISO 12215-8:2009(F)

Petits navires — Construction de coques et échantillonnage —
Partie 8:
Gouvernails
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 12215 prescrit des exigences d'échantillonnage des gouvernails installés sur les
petits navires d'une longueur de coque, L , inférieure ou égale à 24 m, mesurées conformément à l'ISO 8666.
H
Elle s'applique uniquement aux monocoques.
Elle ne prescrit aucune exigence concernant les caractéristiques du gouvernail nécessaires à une bonne
manœuvrabilité.
La présente partie de l'ISO 12215 prend uniquement en compte les charges de pression s'exerçant sur le
gouvernail du bateau lors des manœuvres. Les charges sur le gouvernail ou sur son aileron, lorsqu'il existe,
induites par l'échouage ou l'échouement, le cas échant, sont en dehors du domaine d'application et
nécessitent d'être prises en compte séparément.
NOTE Les échantillonnages établis à l'aide de la présente partie de l'ISO 12215 sont principalement destinés aux
bateaux de plaisance, y compris les bateaux de location ou de «charter».
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 8666, Petits navires — Données principales
ISO 12215-5:2008 Petits navires — Construction de coques et échantillonnage — Partie 5: Pressions de
conception pour monocoques, contraintes de conception, détermination de l'échantillonnage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
catégories de conception
conditions de mer et de vent auxquelles le bateau est considéré comme approprié par la présente partie de
l'ISO 12215, à condition que le bateau soit manœuvré avec le sens marin et utilisé à une vitesse appropriée à
l'état de la mer rencontré
3.1.1
catégorie de conception A, «en haute mer»
catégorie de bateau considérée comme convenant pour une navigation sur des mers où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues supérieures à 4 m et des vitesses de vent pouvant dépasser Force 8
Beaufort, à l'exclusion de conditions exceptionnelles comme les ouragans
3.1.2
catégorie de conception B, «au large des côtes»
catégorie de bateau considérée comme convenant pour une navigation sur des mers où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 4 m et des vitesses de vent inférieures ou égales à
Force 8 Beaufort
3.1.3
catégorie de conception C, «à proximité des côtes»
catégorie de bateau considérée comme convenant pour une navigation sur des mers où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 2 m et des vitesses de vent inférieures ou égales à
Force 6 Beaufort
3.1.4
catégorie de conception D, «en eaux abritées»
catégorie de bateau considérée comme convenant pour une navigation sur des eaux où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 0,3 m, avec des vagues occasionnelles d'une
hauteur de 0,5 m, provenant par exemple d'un bateau passant à proximité, et des vitesses de vent typiques
stables inférieures ou égales à Force 4 Beaufort
3.2
masse de déplacement en charge
m
LDC
masse du bateau, y compris tous ses appendices, lorsqu'il est dans les conditions de charge maximale
définies dans l'ISO 8666
3.3
bateau à voiles
bateau dont le moyen principal de propulsion est la force du vent et dont la surface totale de profil, A , définie
S
dans l'ISO 8666 et exprimée en mètres carrés, de toutes les voiles pouvant être établies simultanément
2/3
lorsque le bateau est au près serré, est telle que A > 0,07 (m )
S LDC
NOTE 1 Pour les voiles d'avant, A est la surface du triangle avant.
S
NOTE 2 Dans la suite de la présente partie de l'ISO 12215, les bateaux autres que les bateaux à voiles sont
dénommés «bateaux à moteur».
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, et sauf définition spécifique contraire, les symboles indiqués dans le
Tableau 1, classés par ordre alphabétique, s'appliquent.
NOTE Les symboles utilisés dans les annexes ne figurent pas dans le Tableau 1.
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Tableau 1 — Symboles, coefficients, paramètres
Article
Symbole Unité Désignation/signification du symbole ou paragraphe
concerné
A m Surface totale de la partie mobile du gouvernail 6.2.1, 6.2.3

A m Surface effective du gouvernail (Type II à IV) 6.2.3
A m Surface du safran (Type II à IV) ou de sa partie supérieure (Type V) 6.2.3
A m Surface de la partie inférieure du safran (Type V) 6.2.3
Surface de l'aileron de gouvernail [uniquement utilisée pour
A m 6.2.3
déterminer le type (voir la Figure 3)]
c m Longueur de la corde au niveau du centre de surface du gouvernail 6.2.1, 6.2.2
c m Corde haute d'un safran suspendu (Type I) 6.2.1
c m Corde basse d'un safran suspendu (Type I) 6.2.1
Compensation de la corde haute (distance du bord d'attaque à l'axe
co m 6.2.2
de rotation) (Type I)
Compensation de la corde basse (distance du bord d'attaque à l'axe
co m 6.2.2
de rotation) (Type I)
d mm Diamètre de mèche pleine requis 10.4
d mm Diamètre intérieur d'une mèche tubulaire 10.6
i
d mm Diamètre extérieur d'une mèche tubulaire 10.6
o
F N Force latérale finale s'exerçant sur le gouvernail 7.1
Force latérale sur le gouvernail par mer correspondant à la catégorie
F N 7.2
de conception
Force latérale sur le gouvernail dans un virage à vitesse rapide par
F N 7.3
mer modérée
Hauteur entre le sommet du gouvernail et le milieu du palier de
h m 6.2.1
b
coque
h m Hauteur entre le sommet du gouvernail et le centre de surface 6.2.1
c
Hauteur entre le sommet du gouvernail et le milieu du palier d'aileron
h m 6.2.3
d
(Type V)
Hauteur entre la base du gouvernail et le milieu du palier d'aileron
h m 6.2.3
e
(Type V)
Hauteur entre le milieu du palier haut et un point à l'intérieur de la
h m 6.2.1
in
coque (Type I)
Hauteur entre le bas de la pelle de gouvernail et un point à
h m 6.2.1
ou
l'extérieur de la coque (Type I)
h m Hauteur moyenne du safran (voir la Figure 1) 6.2.1
r
Hauteur de l'aileron entre sa liaison avec la coque et le milieu du
h m 6.2.3
s
palier d'aileron (Type II à V)
h m Hauteur entre milieu du palier de coque (palier bas) et le palier haut 6.2.1
u
k 1 Coefficient de flexion du gouvernail 6.2.1
b
Coefficient diminuant la force pour une forme plate ou en coin du
k 1 7.3
FLAT
gouvernail
Tableau 1 (suite)
Article
Symbole Unité Désignation/signification du symbole ou paragraphe
concerné
Coefficient diminuant la force due à l'écart entre la coque et le
k 1 7.2
GAP
sommet du safran
k 1 Coefficient longueur/déplacement 7.2
LD
k 1 Coefficient de déflexion de l'aileron 8.3.4
S
Coefficient prenant en compte les efforts supplémentaires dus à la
k 1 7.2
SEA
mer en catégories A et B
Coefficient prenant en compte des conditions de service plus faibles
k 1 7.3
SERV
en catégories C et D
k 1 Coefficient diminuant la contrainte de conception pour F 7.3

SIG 2
Coefficient prenant en compte un usage plus modéré pour un bateau
k 1 7.2
USE
dont on surveille l'éventuel endommagement
k 1 Facteur de type de fibre 13.3.1.2
L m Longueur effective de l'aileron 8.3.4
S
L m Longueur de flottaison selon l'ISO 8666 en conditions m 7.2
WL LDC
M Nm Moment de flexion sur la mèche de gouvernail ou l'aileron 8
M , M Nm Moments de flexion au niveau de l'aileron, ou au niveau de la coque 8.3.4
S H
m kg Masse de déplacement en pleine charge 3.2, 7.2
LDC
Distance horizontale entre la force sur le gouvernail et l'axe
r m 6.2.1
de la mèche
r m Valeur minimale de r 9
min
Force de réaction aux paliers supérieur, de coque, ou d'aileron,
R , R , R N 8
U H S
respectivement
t mm Épaisseur de peau des profils tubulaires ou creux Tableau 6
T Nm Couple (moment de torsion) sur la mèche 9
Distance longitudinale entre le bord d'attaque et l'axe de mèche à la
u m 6.2.1
corde du centre de surface
V nœuds Vitesse maximale du bateau en eau calme et conditions m 7.3
MAX LDC
w kg/m Masse minimale de fibre par mètre carré pour les peaux du safran 13.3.1.2
z m Bras de levier effectif du moment de flexion z = k◊h + h 8.2.1
b b b r c
z m Bras de levier équivalent du moment de flexion 10.4
eq
α 1 Rapport de conicité du safran (c /c) 6.2.2
2 1
Λ 1 Allongement géométrique du gouvernail 6.2.1, 6.2.3

σ N/mm Contrainte directe (rupture, limite élastique, conception) 5

τ N/mm Contrainte de cisaillement (rupture, limite élastique, conception) 5
χ 1 Rapport entre la réaction de l'aileron et la force sur le gouvernail 8.3.2

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5 Contraintes de conception
5.1 Matériau du gouvernail
Les valeurs des contraintes de conception doivent être prises selon le Tableau 2.
Tableau 2 — Valeurs des contraintes de conception
Contraintes en newtons par millimètre carré
Contraintes directes
Matériaux Contraintes combinées
Traction/compression Cisaillement Matage
σ τ σ
d d db
a 22
0,58 τ 1,8 σ
min (σ ; 0,5 σ )
Métaux
σ + 3τσu
y u d d
d
⎛⎞ ⎛ ⎞
στ
1,8 σ
0,5 × σ 0,5 τ
Bois et plastique renforcé de fibres
+< 0,25
u u d ⎜⎟ ⎜ ⎟
⎜⎟ ⎜ ⎟
στ
uu
⎝⎠ ⎝ ⎠
a
Acier, acier inoxydable, alliages d'aluminium, alliages de titane, alliages cuivreux (voir l'Annexe A). En conditions soudées pour les
métaux soudés.
Dans le Tableau 2,
⎯ σ est la contrainte de conception en traction, compression, ou flexion, selon le cas;
d
⎯ σ est la contrainte de rupture en traction, compression, ou flexion, selon le cas;
u
⎯ σ est la limite élastique en traction, compression, ou flexion, selon le cas;
y
⎯ σ est la contrainte de conception au matage;
db
⎯ τ est la contrainte de conception au cisaillement;
d
⎯ τ est la contrainte de rupture au cisaillement.
u
Des exigences supplémentaires sont données en Annexe A (pour les métaux) et en Annexe B (pour les
composites).
Pour le bois et les composites, utiliser les valeurs de contraintes données dans les annexes correspondantes
de l'ISO 12215-5.
6 Disposition du gouvernail et du système de direction, types de gouvernail
6.1 Généralités
6.1.1 Définitions générales
Le gouvernail et le système de direction comprennent tous les éléments nécessaires à la manœuvre du
bateau, situés entre le gouvernail et son dispositif de commande jusqu'au poste de pilotage.
Le gouvernail et le système de direction doivent être conçus et réalisés pour permettre leur inspection.
NOTE Il est de bonne pratique de prendre des dispositions permettant au gouvernail de conserver son effet
directionnel après un talonnage (par exemple un gouvernail suspendu dont la mèche, ne descendant pas jusqu'en bas,
permet au safran de se casser sans tordre la mèche).
6.1.2 Gouvernails multiples
Si le bateau a plusieurs gouvernails, les exigences suivantes s'appliquent pour chaque gouvernail.
NOTE Sur les voiliers, les gouvernails doubles, souvent angulés vers l'extérieur, ne sont généralement pas protégés
contre les contacts avec des objets flottants par la quille, un aileron, le fond de la coque dans l'axe, etc. C'est
particulièrement le cas pour le gouvernail situé au vent, proche de la flottaison, qui peut également être frappé par des
vagues déferlantes, pouvant ainsi être amené à supporter une partie du poids du bateau. Il est en conséquence de
pratique courante d'avoir les gouvernails doubles installés sur les voiliers beaucoup plus échantillonnés qu'il n'est requis
dans la présente partie de l'ISO 12215, qui ne prend en compte que les chargements générés par des forces de portance
normales. Ce suréchantillonnage n'est pas quantifié ici.
6.1.3 Maintien vertical
La mèche ou le safran doivent être maintenus verticalement avec un mouvement axial limité.
6.1.4 Butées d'angle
Les mèches qui sont, ou qui peuvent être, actionnées par un système de télécommande (c'est-à-dire pas
directement par la barre franche) doivent être équipées de butées limitant l'angle de 30° à 45° de chaque bord
par rapport à la position de portance nulle (habituellement dans l'axe). Cela s'applique également aux
gouvernails uniquement dirigés par une barre franche des catégories A et B.
Ces butées peuvent agir sur le gouvernail, la barre franche, le croissant de gouvernail ou le secteur de barre,
ou tout système relié directement au gouvernail.
NOTE Le besoin de butées provient à la fois de la nécessité d'éviter un angle d'attaque et une portance excessive
lorsque la bateau navigue en marche arrière, et d'éviter une plage de mouvement excessive du système de commande de
barre.
6.1.5 Système d'orientation du gouvernail
Les systèmes suivants doivent être capables de transmettre le couple de torsion, T, défini à l'Article 9, sans
dépasser leur contrainte de conception, définie à l'Article 5:
⎯ le système qui oriente le gouvernail, y compris la barre franche, le bras de commande ou le secteur de
barre;
⎯ le dispositif de liaison entre la mèche et le système d'orientation du gouvernail (cône, carré, clavette,
etc.);
⎯ les butées disposées à chaque extrémité de la course de la barre franche, du bras de commande ou du
secteur de barre.
La liaison entre la mèche et le système de commande en rotation doit être conçu pour permettre l'alignement
entre le safran et la barre franche, le bras de commande, etc., et pour permettre une vérification visuelle
instantanée de cet alignement.
6.1.6 Barre franche de secours
Tout élément de la barre franche de secours, si elle existe, doit pouvoir transmettre le couple de torsion 0,5 T,
où T est défini à l'Article 9, sans dépasser sa contrainte de conception définie à l'Article 5.
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6.2 Types de gouvernail
La présente partie de l'ISO 12215 est applicable à cinq types de configuration de gouvernail: les Types I à V,
comme indiqué dans les Figures 2 et 3. Dans tous les cas, excepté le cas I c, le safran est considéré comme
ayant une forme rectangulaire ou trapézoïdale.
6.2.1 Gouvernail de Type I (suspendu) (voir les Figures 1 et 2)
⎯ A est la surface du safran;
h
r
⎯ Λ = est l'allongement géométrique du gouvernail (1)
A
où h est la hauteur moyenne du gouvernail;
r
⎯ h est la hauteur entre le sommet du gouvernail et le milieu du palier de coque;
b
⎯ c et c sont, respectivement, les cordes haute et basse, ou leur prolongement naturel;
1 2
⎯ co et co sont, respectivement, la compensation aux cordes haute et basse, c'est-à-dire la distance,
1 2
mesurée de l'avant vers l'arrière, entre le bord d'attaque et l'axe de rotation;
⎯ c est la longueur de la corde au niveau du centre de surface du gouvernail;
⎯ h est la hauteur entre le sommet du gouvernail et le centre de surface du gouvernail (on considère que
c
c'est en ce point que s'applique la force sur le gouvernail);
⎯ h et h sont les hauteurs d'un point quelconque respectivement situé à l'extérieur et à l'intérieur du
ou in
milieu du palier de coque utilisés dans la Figure 5;
⎯ k est le coefficient de flexion du gouvernail avec k = h /h ;
b b c r
⎯ r est la distance horizontale entre le point d'application de la force s'exerçant sur le gouvernail et son axe
de rotation, comme défini au Tableau 6. Cette distance ne doit pas être prise inférieure à r ;
min
⎯ u est, pour les gouvernails de Type I (suspendus), la distance horizontale, mesurée de l'avant vers
l'arrière, entre le bord d'attaque du gouvernail et son axe de rotation (soit le centre géométrique de la
surface de profil), mesurée à la hauteur du centre de surface; u est positif si le bord d'attaque est en
avant de l'axe (voir la Figure 2, Types I a, I b, ou I c) ou négatif dans le cas opposé (voir le Type I d).
6.2.2 Safran suspendu de forme trapézoïdale
Pour les safrans suspendus de forme trapézoïdale (ou qui s'en approche), certaines valeurs sont calculées
aisément comme suit:
cc+
Ah= est la surface du safran suspendu; (2)
r
h
12+ α
c
k== pour une forme trapézoïdale; (3)
b
h 3(1+ α)
r
c
où α = est la conicité du safran.
c
Voir le Tableau 3.
Tableau 3 — Valeurs précalculées de k pour un safran de forme trapézoïdale en fonction de c /c
b 2 1
c /c = α 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20
2 1
k 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,44 0,43 0,41 0,39
b
hk=×h ; (4)
cb r
cc=−k()c−c pour un safran de forme trapézoïdale; (5)
1b 1 2
uc=−o k()co−co pour un safran de forme trapézoïdale. (6)
1b 1 2
La valeur de h peut également être déterminée graphiquement comme indiqué dans la Figure 1.
c
Figure 1 — Détermination graphique du centre géométrique, CS, d'un trapèze
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Type I a: Gouvernail courant de bateau à moteur rapide, avec un faible allongement et une découpe dans le sommet du
bord de fuite pour éviter la ventilation
Type I b: Forme quasi rectangulaire
Type I c: Forme semi-elliptique courante de voiliers de performance
Type I d: Gouvernail suspendu sur tableau arrière
NOTE Le cercle ombré indique le centre géométrique de la surface. La force est située à la même hauteur, mais à
une distance de 0,3 c en arrière du bord d'attaque de la corde.
Figure 2 — Gouvernails suspendus: Type I
6.2.3 Gouvernail de Type II à V (voir la Figure 3)
Les dimensions sont les mêmes que pour les gouvernails suspendus, excepté les suivantes:
⎯ A est la surface totale de la partie mobile du gouvernail, divisée en A et A pour le Type V;
1 2
⎯ A est la surface de l'aileron (uniquement utilisée pour déterminer le type dans la Figure 3);
⎯ h est la hauteur moyenne du gouvernail;
r
h
r
⎯ Λ = est l'allongement géométrique du gouvernail; (7)
A
où A est la surface effective du gouvernail (partie mobile plus partie effective de l'aileron, voir le
Tableau 4);
⎯ c = A / h est la corde moyenne;

0 r
⎯ h est la hauteur de l'aileron entre la coque et le milieu du palier d'aileron pour les gouvernails de
s
Type III et Type IV.
Le Tableau 4 donne les valeurs de A et A en fonction du type de gouvernail.
Tableau 4 — Types de gouvernail et surfaces effectives
Valeur
Type
A A
II A
III A A + A
1 1 3
IV A A
1 1
V A + A A + A + A
1 2 1 2 3
Pour le Type V, h et h sont, respectivement, les parties de h situées au-dessus et au-dessous du palier
d e r
d'aileron.
Pour les Types II à V,
⎯ u est, pour les gouvernails de Types II et IV, la distance horizontale, mesurée de l'avant vers l'arrière,
entre le bord d'attaque du gouvernail et l'axe de la mèche, et mesurée à la hauteur du centre de la
surface. Pour les gouvernails de Types III et IV, u est mesuré vers l'arrière, depuis le bord d'attaque de
l'aileron étroit, qu'il soit partiel ou complet (voir la Figure 3);
⎯ r est la distance horizontale entre la position du centre de surface du gouvernail et l'axe de rotation,
comme indiqué au Tableau 6, et ne doit pas être pris inférieur à r .
min
Les gouvernails de Type II à V sont considérés comme tenus par trois paliers (deux paliers à l'intérieur de la
coque et un palier d'aileron, voir 8.3.1).
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Type II Maintenu par un aileron et une crapaudine Type III Aileron complet étroit
Type IV Aileron complet large Type V Aileron partiel
Figure 3 — Autres types de gouvernail: Types II à V
7 Force de conception pour le gouvernail
7.1 Généralités
La force de conception s'exerçant sur le gouvernail, F, doit être prise comme suit:
⎯ pour les bateaux à moteur, la plus grande valeur de F et F définies en 7.2 et 7.3, respectivement;
1 2
⎯ pour les bateaux à voile, la force F définie en 7.2.
7.2 Force F et cas de chargement correspondant
Ce cas correspond à des charges liées à la manœuvre du bateau dans l'état de la mer correspondant à la
catégorie de conception.
F=×23L ×k ×k ×kkA× × (8)
1WLSEALDGAPUSE
où
k =
SEA
⎯ 1,4 pour les voiliers de catégories de conception A et B et pour les bateaux à moteur de
catégorie de conception A;
⎯ 1,2 pour les bateaux à moteur de catégorie de conception B;
⎯ 1,0 pour les bateaux (voile et moteur) de catégorie C et D;
NOTE 1 k prend en compte le fait que, pour les catégories de conception plus élevées, la mer et les vagues
SEA
correspondantes peuvent induire des charges latérales plus élevées que par mer clémente.
k = 6,15 pour les bateaux à moteur de toutes catégories de conception et les voiliers de catégories de
LD
conception C et D;
pour les voiliers de catégories de conception A et B,
L
WL
k = , (9)
LD
1/3
⎛⎞m
LDC
⎜⎟
⎝⎠
mais ne doit pas être pris inférieur à 6,15;
NOTE 2 k prend en compte le fait que les voiliers «fins» (légers pour leur taille) peuvent atteindre des vitesses
LD
supplémentaires lors de «surf». Il est dérivé d'un guide de calcul d'échantillonnage de yachts utilisé depuis de
nombreuses années.
k =
GAP
⎯ 1,0 pour les gouvernails pour lesquels l'écart à la sortie du safran (la distance moyenne entre la
coque et la corde supérieure du gouvernail) est inférieur à 5 % de la corde moyenne du
gouvernail. Cet écart ne doit pas être dépassé pour tout angle d'orientation du safran;
⎯ 0,85 pour les gouvernails perçant la surface de flottaison (par exemple un gouvernail fixé sur le
tableau arrière) ou dépassant l'écart limite, ou présentant un flux d'eau tridimensionnel
significatif à son extrémité;
NOTE 3 k reconnaît, en général, qu'un flux tridimensionnel autour de l'extrémité du gouvernail (tourbillon
GAP
d'extrémité) réduit les forces s'exerçant sur le gouvernail. S'il y a des doutes sur la configuration considérée, une
approche conservative consiste à prendre k = 1.
GAP
k = 1 pour tous les bateaux, mais peut être pris égal à 0,9 pour les voiliers de catégorie C ou D qui
USE
sont essentiellement utilisés en course très près de la côte avec des procédures de sécurité appropriées,
et dont le gouvernail peut être facilement inspecté de manière régulière. Si l'on utilise la valeur k = 0,9,
USE
il convient d'inclure dans le manuel du propriétaire une notice d'avertissement demandant une inspection
régulière du gouvernail.
NOTE 4 L'allongement du gouvernail n'apparaît pas dans la formule ci-dessus car des mesures expérimentales ont
prouvé que la force maximale s'exerçant sur le gouvernail est sensiblement indépendante de l'allongement. La pente
de la courbe de portance en fonction de l'incidence augmente avec l'allongement, mais l'angle de décrochement
diminue et la force sur le gouvernail reste sensiblement constante.
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7.3 Force F et cas de chargement correspondant
Ce cas correspond aux chargements liées à la manœuvre des bateaux à moteur lors d'un virage à vitesse
rapide par mer modérée. Il est en conséquence uniquement applicable aux bateaux à moteur.
0,43 1,3
F=×370 Λ ×Vk× ×k ×k ×k ×A (10)
2 MAX GAP SERV FLAT SIG
où
Λ est l'allongement géométrique défini dans les Équations (1) ou (7);
V est la vitesse maximale du bateau en eau calme et conditions m ;
MAX LDC
k est donné en 7.2;
GAP
k =
SERV
⎯ 1,0 pour les bateaux de catégories A et B;
⎯ 0,8 pour les bateaux de catégories C et D (peut également être pris égale à 1).
NOTE 1 k reconnaît que les bateaux de catégories C et D opèrent généralement dans des circonstances où les
SERV
conséquences de problèmes de gouvernail sont moins graves que pour les bateaux de navigation océanique
(c'est-à-dire proximité d'un autre bateau, eaux peu profondes et possibilité de mouiller). L'utilisation de ce facteur est
optionnelle.
Si l'on utilise la valeur k = 0,8, il est bon d'inclure une note explicative à cet effet dans le manuel du propriétaire.
SERV
kV=−1,08 0,008× avec 0,75u k < 1 (11)
FLAT MAX FLAT
NOTE 2 k considère qu'une plaque plane ou en coin génère moins de portance pour le même angle d'attaque
FLAT
qu'un profil NACA utilisé en phase avec les équations ci-dessus.
NOTE 3 L'allongement est inclus dans l'Équation (11) car la force dimensionnante du gouvernail est fondée sur un
angle d'attaque inférieur à l'angle de force maximale. La vitesse dimensionnante est inférieure à V car les
MAX
bateaux rapides ne peuvent pas en pratique effectuer de manœuvres à cette vitesse. La vitesse dimensionnante et la
valeur pratique de l'angle du gouvernail proviennent d'essais ayant permis d'obtenir des valeurs réalistes du rapport
entre le rayon de virage et la longueur du bateau.
Inclure dans le manuel du propriétaire une note expliquant qu'il est attendu des propriétaires qu'ils
manœuvrent le bateau de manière raisonnable, et que l'orientation de la barre (en degrés/seconde) est
effectuée en fonction de la vitesse effective du bateau.
k = 1,25
SIG
NOTE 4 Le coefficient 370 de l'Équation (10) correspond à la force attendue lorsqu'on effectue un virage
raisonnablement serré à vitesse soutenue. Ne s'agissant pas d'un cas de chargement extrême, il est nécessaire
d'utiliser une contrainte de conception plus basse que celle utilisée pour F afin de tenir compte du grand nombre de
fois où F sera rencontrée durant la vie du bateau. Le facteur d'augmentation de la contrainte de conception est
k = 1,25.
SIG
8 Moment de flexion et réaction aux paliers
8.1 Généralités
La connaissance du moment de flexion, des réactions aux paliers, et du moment de torsion sont nécessaires
pour calculer la partie résistante du safran, que ce soit la mèche, la pelle de safran, ou une combinaison des
deux.
L'analyse du moment de flexion et des réactions aux paliers varie selon le type de gouvernail:
⎯ 8.2 analyse les gouvernails suspendus;
⎯ 8.3 analyse les gouvernails avec aileron.
8.2 Analyse des gouvernails suspendus (Type I)
8.2.1 Valeurs de k , du moment de flexion, M, et des réactions aux paliers pour les gouvernails
b
suspendus (Type I)
M =×Fz (12)
Hb
est le moment de flexion du gouvernail (au niveau du palier de coque) pour les safrans suspendus, où
⎯ F est déterminée conformément à 7.1;
⎯ z est le bras de levier du moment de flexion pour les gouvernails suspendus (voir 6.2.1):
b
z=×()kh +h=h+h (13)
bb rb c b
où k est le coefficient de flexion du gouvernail déterminé comme suit selon le type de gouvernail.
b
Pour calculer z , déterminer d'abord la valeur de h :
b c
⎯ pour une forme trapézoïdale ou proche de celle-ci:
a) soit utiliser la valeur de k donnée par l'Équation (3) ou le Tableau 3;
b
b) soit appliquer la méthode graphique indiquée à la Figure 1;
⎯ pour les autres formes, déterminer h = k × h par toute méthode géométrique,
b b r
puis calculer z = h + h .
b c b
Les réactions aux paliers pour les gouvernails suspendus sont les suivantes:
z
b
RF= (14)
U
h
u
exprimée en newtons, est la réaction au palier supérieur (au pont ou à un niveau intermédiaire), h étant la
u
distance verticale entre les milieux des paliers hauts et bas (voir la Figure 2);
R=+RF (15)
HU
est la réaction au palier de coque.
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8.3 Analyse des gouvernails avec aileron (Types II à V)
8.3.1 Généralités
Les gouvernails soutenus par un aileron sont considérés comme étant tenus par trois paliers (voir la Figure 3)
qui, de bas en haut, sont indiqués ci-après:
⎯ un palier d'aileron, avec sa réaction, R ;
S
⎯ un palier de coque situé a proximité du fond de coque au niveau du gouvernail, avec sa réaction, R ;
H
⎯ un palier supérieur situé au niveau du pont au droit du gouvernail ou à un niveau intermédiaire entre la
coque et le pont, avec sa réaction, R .
U
Les gouvernails tenus uniquement par deux paliers (au niveau de l'aileron et de la coque) ne sont pas
recommandés et sont en dehors du champ d'application de la présente partie de l'ISO 12215. Ils s'en
remettent uniquement à la résistance et à la rigidité de l'aileron, et ne sont pas d'une pratique courante. Les
charges et les contraintes de conception de la présente partie de l'ISO 12215 peuvent être utilisées pour
déterminer leur résistance.
La mèche de gouvernail est considérée continue à l'extérieur et à l'intérieur de la coque. Elle peut être
réalisée en deux ou plusieurs éléments, à condition que la liaison entre ces éléments soit à même de
transmettre l'effort tranchant et le moment de flexion.
8.3.2 Méthodes de calcul
Les gouvernails de Type II à V peuvent être analysés à l'aide d'une des méthodes suivantes:
⎯ par la méthode de la poutre continue (connue aussi comme l'équation des trois moments) ou en utilisant
le calcul donné à l'Annexe C;
⎯ par la méthode simplifiée de 8.3.4.
8.3.3 Théorie de la poutre continue
La théorie de la poutre continue considère que les parties haute et basse de la mèche (y compris le safran)
sont appuyées sur chaque palier. On considère que le déplacement latéral est nul au palier supérieur et au
palier de coque, mais pas au niveau du palier d'aileron. L'aileron est schématisé comme un ressort de raideur
k . Cette raideur est définie comme la force requise pour entraîner un déplacement latéral au niveau du palier
S
d'aileron égal à l'unité, et est exprimée en méganewtons par mètre.
La force s'exerçant sur le gouvernail peut être répartie afin de correspondre au centre de la surface du safran,
c'est-à-dire à un taux de chargement trapézoïdal. Si on utilise une analyse matricielle des déplacements,
toute variation de raideur le long de la poutre peut être représentée par autant d'éléments de poutres
correspondants que nécessaires. On peut également modéliser l'aileron par des éléments de poutres à la
place d'un ressort unique au niveau du palier d'aileron, à condition de prendre soin de modéliser la liaison à
ce palier comme une liaison sur appui roulant. Cette procédure est celle recommandée; elle fournit également
les efforts aux paliers. L'Annexe C fournit également une méthode alternative d'analyse d'un gouvernail de
Type II à V comme poutre continue.
8.3.4 Méthode simplifiée
La méthode simplifiée (voir la Figure 4) permet d'estime
...