Numéro : 2792 - Année : 2023
Valeurs extrêmes de vagues et de mouvements de navire modèles du maximum maximorum
Julien MORESVE, Naval Group – Nantes, France
Les vagues et les mouvements de navire associés sont des processus aléatoires bien décrits dans la littérature ainsi que dans les normes du domaine.
Dans les problématiques d’ingénieur naval, se pose souvent la question du modèle de maxima à utiliser pour dimensionner des structures de navire, des installations, ou encore limiter/autoriser des opérations navales (appontage d’hélicoptères, lancement et récupération d’embarcations, etc...).
Les approches classiques consistent à modéliser la surface libre de la mer avec un spectre de vagues, à calculer la réponse du navire à ce spectre de vagues, puis à utiliser des modèles de distribution statistique pour en prédire les valeurs maximales.
Cependant, cette évaluation du maximum est basée sur la connaissance de l’écart-type du mouvement hypothétiquement mesurable sur un temps infini dans des conditions météorologiques constantes (valeur dite RMS, Root Mean Square), hypothèse théorique rarement réalisée.
Bien qu’acceptable pour l’évaluation de caractéristiques permanentes, intrinsèques au critère à évaluer (comme la tenue à la mer des navires), cette démarche est parfois discutée entre les Architectes Navals et l’Aéronautique Navale dont la problématique est de définir des modèles de mouvements maximum maximorum pour les opérations aériennes (décollage/appontage d’aéronefs). En effet un modèle du maximum lié à l’horizon de temps d’observation gène l’évaluation des conditions acceptables pour l’appontage d’un hélicoptère, limites qui doivent être applicables quelles que soient la durée de l’opération. En utilisant un modèle de Rayleigh (Weibul ordre 2) on est contraint de fixer des probabilités d’évènement redoutés dont l’acceptabilité est difficile à juger en fonction de la criticité des opérations.
On examine ici une autre approche, inspirée des études italiennes de la GPD (Generalized Pareto Distribution) qui décrit la distribution de valeurs extrêmes utilisées pour la prédiction de phénomènes rares (marées, crues…) suivant une loi de Poisson (qui ne dépend pas du temps écoulé) plutôt qu’une loi gaussienne normale de type Rayleigh habituellement utilisée.
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