Mouillage, et si les calculs qu’on nous donne étaient faux

Mouillage, et si les calculs qu’on nous donne étaient faux

8 mai 2018 6 Par Annie Lacarin

Quelle longueur de mouillage, quelle section de chaine, mouillage mixte ou non (chaine plus amarre ou chaine seule), poids et forme de l’ancre, type de mouillage ? Beaucoup d’informations contradictoires et des conseils parfois étonnants…

Je suis un peu perdue. Qui croire ?

Les shipchandlers nous font croire qu’il est facile de déterminer quelle ligne de mouillage et quelle ancre choisir pour notre bateau… On prend le poids du bateau et sa longueur et basta, un joli tableau nous donne la section de la chaine et le poids de l’ancre…

La nouvelle loi maritime n’a rien repris de ces éléments, même pas la longueur de chaine par rapport à la longueur du bateau ?! Pourquoi ? Y aurait-il une autre vérité qui n’est pas diffusée ?

Et cependant une simple petite question nous donne la réponse dont personne (ou presque) ne parle. Quelles sont les forces en action au mouillage ?

J’ai donc cherché par moi-même.

A première vue dans une zone sans courant la seule force appliquée sur le bateau au mouillage est la pression du vent. Son poids me semble avoir aucune importance, puisque les forces de friction entrent très peu en ligne de compte (avez-vous remarqué que je pousse d’une main mon bateau de 23 tonnes mis à l’eau ?). Donc le poids n’est pas un critère pour calculer les forces en présence. (Nous ne sommes pas dans le cas d’un déplacement. Car là,  la masse par la vitesse, pardon, cela peut être très lourd). Alors pourquoi baser le choix de la ligne de mouillage sur le poids du bateau et/ou sa longueur ? Peut être par simplification pour la moyenne des bateaux ? Mais êtes vous dans la moyenne ?

Est-ce qu’un trawler de même poids et de même longueur qu’un voilier aura le même besoin de mouillage ?

Le vent s’exerce sur les surfaces hors de l’eau… Donc quelle est la surface de fardage ?

Calcul rapide : J’ai pris la largeur au maître baud (4,30m) multiplié par la hauteur du toit du roof par rapport à la ligne de flottaison (2,20m) soit une surface d’environ 10m2 vide pour plein pour tenir compte du mat, des voiles enroulées et de tout le haubanage.

Quelle est la pression du vent sur cette surface à 50 noeuds ?

selon le site https://www.icab.fr/wiki/index.php?title=Densit%C3%A9_de_l%27air la pression le l’air en mouvement se calcule en multipliant la vitesse de l’air au carré en mètre seconde par la moitié de la densité du fluide (moyenne de la densité de l’air 1,3kg au m3, alors que la densité de l’eau est de 1000kg au m3)

Donc pour un vent de 50 Noeuds nous avons une vitesse d’environ 100km/h (en fait 92,6km/h mais nous arrondissons) soit une vitesse par seconde de 100/3,6 = 27,78 m/s (Rappel : la formule de pression est habituellement établie en Pascal où 1 Pascal = 1 Newton par mètre carré soit environ 0,1kg/m2 et 1 mètre par seconde est égal à 3,6km/h soit environ 2 Noeuds)

soit une force appliquée par mètre carré sur le bateau de 1,3×27,78×27,78/2 =500 Pa soit environ 50kg au m2 soit pour le fardage de mon bateau 50×10 = 500 kg.

Comme la vitesse est au carré dans la formule, la pression est exponentielle avec la vitesse du vent. Aussi , pour un vent de 70 noeuds (soit seulement 20 noeuds de plus) nous arrivons presqu’au double de pression.

Mais nous savons que le bateau « évite » sur son ancre et peut être jusqu’à 45° du vent. Pire si nous nous ancrons en proue et en poupe (par exemple dans un fleuve ou près d’une zone de circulation, ou encore quand nous voulons être face à la houle), nous pouvons arriver à être purement de travers.

Et alors, la prise au vent se calcule sur la longueur du bateau soit selon le tableau que je vous ai concocté 1400 kg de pression, et si je prend la pression à 45° environ 900kg de pression…

Et si il y a du courant, quelle est la pression exercée par celui ci ?

S’il y a du courant je devrais faire le même calcul en prenant par sécurité la largeur du mètre baud par la hauteur submergée de la coque, plus la largeur de la quille par sa hauteur.

Pour un courant de 2 Noeuds de face avec une densité de l’eau moyenne de 1000kg au m3 et la pression se mesure pour mon bateau à 200kg.  Si je suis de travers au courant la pression monte à 730 kg, et même, à 45° du courant, je suis à presque 500 kg

Si je n’ai pas eu la sagesse d’éviter les zones de courant.… les choses se corsent car le courant qui peut ne pas être dans le même sens que le vent, va plus ou moins faire tourner le bateau et la surface de fardage va augmenter considérablement tant dans l’air que dans l’eau. La pression totale sera la somme des pression du vent et du courant…

Force totale appliquée au minimum dans ce cas 1400 kg  pour notre bateau, pouvant aller jusqu’à 2 tonnes sans compter les accoups de la houle et des sautes de vent.

Maintenant voyons la résistance du mouillage

D’abord résistance à la rupture : une chaine galvanisée  ou inox 316 (l’inox 316L ne semble pas avoir les mêmes problèmes de rupture franche que l’inox 316, mais beaucoup de marins sont sceptiques) de 10mm a une rupture à 6,2 tonnes, la 12mm à 9t (chaine Vigouroux présentée par USHIP dans son catalogue 2016 p 57).

La capacité d’utilisation est en général de la moitié du taux de rupture, mais les fabricants  donnent souvent des mesures nettement inférieures, de l’ordre du quart de la résistance à la rupture (ou moins). Donc par vent fort et mer houleuse il serait préférable de doubler l’ancrage (empenelage ou affourchage) ou encore mieux aller au port…

Normalement, selon les chiffres prévus par le constructeur, la chaine de 10mm ne se rompt pas même à 70 noeuds pour notre bateau de 23t dans des conditions de vent constant et continu. Mais nous savons que les vents présentent des rafales et la houle va soulever brusquement le bateau. Les accélérations données au bateau mettrons en jeu sa masse. Et nous avons ainsi perdu 70m de mouillage et une belle ancre. La chaine a cassé net en dessous des mains de fer sur une accélération due à un train de forte houle. Il semble que ce soit une faiblesse de l’un des maillons qui en soit la cause.

D’où la nécessité d’étudier très soigneusement l’élasticité du mouillage pour prévoir ces accoups. Nous avons ajouté à nos mains de fer des amortisseurs en caoutchoucs et depuis nous n’avons plus eu de problème. Mais l’autre solution est d’utiliser un mouillage mixte, chaine puis une grande longueur de bout, ce qui permet à la chaine de bien reposer sur tout son long dans les fonds et de bénéficier de l’élasticité propre au cordage. Certains ont une élasticité de 15 à 20%, soit sur 30m d’amarre, 4,5m à 6m d’allongement possible. Ce qui peut être plus qu’un amortisseur qui s’allonge de 4,25m pour 3 tours de cordage de 20mm. Evitons bien sûr les bouts dont l’allongement n’est que de 5 à 7% sauf à rajouter un amortisseur en plus.

Ne pas oublier que la résistance du mouillage est celle de l’élément le plus faible : manille, émerillon, section du cordage utilisé (pour avoir la même résistance qu’une chaine de 10mm il faut compter un cordage de 18mm), solidité des épissures, verrouillage des parties mobiles des manilles…

Mais nous devons maintenant voir la tenue du mouillage pour retenir le maximum de pression.

La tenue est essentiellement due à l’ancre et à son enracinement. Là encore ce n’est pas son poids qui est essentiel mais sa forme, sa surface de retenue, son pouvoir de pénétration dans les différents types de fonds. Le poids ne peut qu’aider à la force de pénétration mais d’une manière moindre que la forme de l’ancre. Comment s’enfonce-t-elle suivant le type de fonds ? Comment résiste-t-elle à l’arrachage ?

Une constante toutefois, la verge doit être le plus allongé possible dans les fonds pour crocher au plus profond. Si la chaine reste verticale, il est évident que l’ancre ne s’enfoncera pas dans les fonds… d’où la nécessité d’avoir une bonne longueur du mouillage. D’autant plus que le poids de la chaine va jouer dans le placage de l’ancre au sol. Le poids de la chaine va tirer le mouillage vers le sol alors que le vent va faire reculer le bateau et tendre la chaine vers le haut (N’oubliez pas la loi d’Archimède qui modifie le poids de la chaine dans l’eau…). Si la tension est trop forte, la ligne de mouillage va se tendre, l’angle de l’ancre avec les fonds va s’ouvrir et l’ancre perdra sa tenue. Un vent fort sur une chaine courte, va soulever la chaine, l’ancre va pivoter dans le sens vertical et n’aura plus de prise au sol… Bingo !

Un poids de chaine supplémentaire peut alors avoir son utilité pour éviter à la chaine de se soulever et accroitre ainsi l’élasticité intrinsèque de la ligne de mouillage, d’autant plus que plus la chaine immergée est longue moins l’élasticité de forme est marquée (plus l’hypoténuse est longue pour une même hauteur, moins la différence entre l’hypoténuse et le côté au sol est importante, or c’est cette différence qui fait l’élasticité du mouillage en chaine s’il n’y a pas d’amortisseur ou de bout élastique).  En tous cas si vous voulez savoir l’angle formé par la ligne de mouillage avec le fonds en fonction de sa longueur et de la traction exercée allez sur le site d’Alain Fraisse http://alain.fraysse.free.fr/ qui vous donnera tous ses calculs

Vous connaissez la règle qui veut que nous mouillons 3, 5, 7 ou 10 fois la hauteur entre le davier et le fonds selon la force du vent. L’ancienne loi parlait de 3 ou 5 longueur de bateau… cela peut être une approximation comme une autre, mais la seule vérité est la force de retenue de l’ancre pour une certaine prise au vent et au courant et la certitude que quelque soit la profondeur des fonds un maximum de chaine traine au fond avec une élasticité suffisante pour absorber les accoups des vagues. En fait une seule loi sur la ligne de mouillage quand le temps forci : le plus long et le plus d’élasticité c’est le mieux. Voir doubler les ancres et les lignes de mouillage.

Maintenant l’ancre par elle-même, la choisir juste au poids ?

Selon l’excellent article de Voiles et Voilier n°469 de Juillet 2009 que vous trouverez à http://www.stfeurope.com/pdf/Voiles-&-Voiliers-HS37.PDF  les ancres présentent de grandes différences de tenue. Vous y trouverez une analyse très détaillée du test de 11 ancres avec leur résistance. Sur un fond de sable, la palme a été remportée par une ancre légère en alu assez malcommode la Fortress 10.6 avec 3,3 tonnes de tenue sur sable dur, mais elle s’est complètement déformée pendant le test. L’une des moins performantes mais très utilisée semble avoir été la Delta qui a présenté, dans le test, une résistance de 450kg sur sable dur et 650kg sur sable + vase. Les ancres concaves Spade S80 ou Manson semblent avoir présenté une bonne tenue moyenne d’environ 1tonne.

Nous vous recommandons également le dossier test de Voiles Magasine 2012 où 14 ancres plus récentes ont été testées. Son adresse internet : http://www.stfeurope.com/pdf/Voile-Magazine-2012.pdf qui fait les mêmes observations sur la Fortress

Quelques chiffres relevés dans cette dernière parution :

  • La spoon, ancre charrue de 15kg décroche brusquement à 700kg de tension.
  • La Spad, ancre charrue de 15kg également, tient jusqu’à 2600kg.
  • La Spad alu de 4,5kg a tenu jusqu’à 1470kg de tension
  • La Fortress 7kg en alu a tenu jusqu’à 2500kg et en 2009 la 10kg a tenu jusqu’à 3300kg

Donc pour un même poids, pas les mêmes tenues, et pour un poids inférieur parfois une meilleure tenue…

Conseil de la maison comparez les tenues testées des ancres avec les pressions que vous pourriez rencontrer en fonction de la géométrie de votre bateau

Je ne peux également que vous recommander le dossier mouillage que vous trouverez à adresse suivante http://apba.info/admin/fichier/mouillage.pdf . C’est une compilation de ce qui pouvait se trouver sur le net il y a quelques années avec toutes les précisions sur les différents type de mouillage, d’ancre et de guindeaux.

Ce que j’ai constaté :

Connaître le bateau et sa prise au vent. Ne pas oublier qu’un bimini, une annexe sur le pont ou tout obstacle renforce les prises aux vent et donc les tensions exercées sur l’ancre et sur la chaine.

Vérifiez les fonds d’amarrage et vérifiez l’enfouissement de l’ancre (une bonne combinaison de plongée est vite amortie car la vérification de visu est la plus fiable surtout si le vent tourne facilement de 180°)

Ne pas hésiter à investir dans 2 ancres de forte tenue (voir les tests  plus haut et testez vous-même) sachant que le poids de l’ancre est essentiellement du à sa forme et au matériau utilisé. Toutefois le poids peut aider à l’enfouissement.

Une chaine longue (5 à 10 fois la profondeur) réduit le risque de dérapage.

S’assurer de l’élasticité du mouillage : chaine plus bout avec une bonne élasticité ou amortisseurs sur main de fer – la main de fer permet également de soulager le guideau qui n’est plus, dans ce cas, sollicité par les accoups de la houle ( ces accoups ne l’arrangent pas.)

Un poids de chaine (ou poids d’ancre) glissé sur la chaine permet de mieux maintenir la chaine au fond et peut réduire le rayon d’évitage. Laissée à pic du bateau à 1m du fonds, il limite le tangage ou le roulis selon son emplacement. Nous avons bêtement utilisé des poids chez Décathlon attaché par une manille pour glisser sur la chaine. Notre système nous a été très utile mais assez lourd à utiliser surtout par départ précipité… Nous ne pouvons que conseiller le poids de chaine proposé par Croix du Sud Marine qui se met et s’enlève en un tournemain. (https://croixdusudmarine.com/98-anchor-buddy-poids-d-ancre )

Un système pour décoincer l’ancre ou la récupérer (prise dans un rocher ou sous un cordage par exemple, ou lâchée volontairement pour reprendre brusquement la mer en cas de danger immédiat ) soit avec un orin soit avec un système plus évolué tel que le récupérateur d’ancre anchor ressue  (voir : https://croixdusudmarine.com/148-anchor-rescue-recuperateur-d-ancre )

Rappel des sites consultés :

la fiche détaillée du mouillage  :  http://apba.info/admin/fichier/mouillage.pdf

les essais d’ancres : http://www.stfeurope.com/pdf/Voile-Magazine-2012.pdf

http://www.stfeurope.com/pdf/Voiles-&-Voiliers-HS37.PDF

la formule de pression des fluides : https://www.icab.fr/wiki/index.php?title=Densit%C3%A9_de_l%27air

le calcul de Monsieur Fraisse : http://.alain.fraysse.free.fr/sail/sailfr.htm

Poids d’ancre : https://croixdusudmarine.com/98-anchor-buddy-poids-d-ancre

Tableau de calcul des pressions : Toutes les personnes abonnées à ce jour vont recevoir le tableau permettant le calcul des pression d’air et d’eau sur votre bateau. Si vous ne l’avez pas reçu, laissez moi un message à contact@vivreenmer.com

J’attend avec impatience toutes vos observations (ou critiques ?)

Annie