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SOLAS 2009 :
L’harmonisation des règles de compartimentage
et de stabilité des navires après avarie
ou le triomphe du concept probabiliste


       Les règles probabilistes, entrées progressivement depuis 30 ans dans le monde maritime, et dont le "triomphe" apparaît dans Solas 2009, ont comme caractéristique principale ... une parfaite opacité. Nous pouvions encore, avec les règles déterministes, de façon pragmatique, voire même instinctivement, "sentir" un cloisonnement de navire. Désormais aucune approche de ce genre ne sera possible. Seuls des calculs particulièrement abscons et exclusivement de traitement automatisé dans des programmes de grande complexité, au bout de quelques heures ou jours, vous diront ce qu'il en est.



  1. Introduction


  2.        Les risques encourus par un navire à la mer, et donc son équipage et ses éventuels passagers, sont nombreux et bien connus. Parmi ceux-ci, le naufrage est certainement le plus grave. La perte de l’intégrité du « flotteur » avec toutes les conséquences dramatiques que l’on peut imaginer dans un tel cas est ce qui peut arriver de pire à un navire et aux personnes embarquées.

           Un navire même bien construit et bien entretenu coulera si une brèche est faite à son bordé sous la flottaison, celle-ci conduisant à un envahissement, un enfoncement excessif et/ou une perte de stabilité et à la perte totale par chavirage ou disparition de la flottabilité. La seule manière d’éviter la perte du navire en cas de brèche est de prévoir un certain nombre de compartiments afin que la flottabilité et la stabilité, même réduites après avarie, soient maintenues. Un navire dont la coque ne serait divisée par aucun cloisonnement coulerait ou chavirerait sans espoir à la suite d’une voie d’eau. Les navires doivent donc obligatoirement être cloisonnés. Encore faut-il que des règles techniques d’architecture et de construction navales existent, ce qui n’est le cas que depuis un peu plus d’un siècle.

           Le risque considéré dans cet article est celui d’une brèche avec envahissement, brèche causée par une collision avec un autre navire, un « obstacle » ou un talonnage. L’objectif de cet article est de présenter l’évolution des règles avec l’introduction progressive depuis 35 ans de la méthode « probabiliste ».

  3. Historique


  4.        A la fin du 19ème siècle, les Britanniques et les Allemands développent des standards de compartimentage et de résistance à l’avarie, pour les navires à passagers des lignes d’Atlantique Nord. Le drame du « Titanic » en 1912 va permettre la mise en place de discussions internationales devant aboutir à des règles communes applicables dans le monde des navires à passagers. En 1914, la première Conférence internationale « Solas » ( Safety of Life at Sea ) se tient. Le conflit mondial de 14-18 ralentira la mise en place des décisions prises, mais l’élan est donné.

           Les premières règles pour les navires de charge ne viendront que plus tard ( confer l’historique général ci-dessous ). Les navires de charge ne seront longtemps« protégés » que par les règles de la Convention internationale sur le franc-bord ( Load Lines ), lesquelles avant 1966, ne traitent pas explicitement de compartimentage et de stabilité après avarie. A partir de 1966, la règle 27 introduit une prescription en matière de résistance à l’avarie.

           Les règles sont d’abord de nature « déterministe ». Les premières règles « probabilistes » arriveront bien plus tard, dans le dernier tiers du 20ème siècle.

           Historique simplifié des règles de compartimentage et stabilité après avarie :
    • 1914 première Convention internationale Solas , premières règles internationales pour navires à passagers traitant du compartimentage ( concept déterministe ), non ratifiée
    • 1929 nouvelle Convention internationale Solas, sur la base de celle de 1914, introduction d’un « critérium de service » dans le corpus de règles des navires à passagers pour le calcul de compartimentage ( concept déterministe )
    • 1930 première Convention internationale sur le Franc-bord
    • 1948 nouvelle Convention internationale Solas, introduction d’un critère stabilité après avarie pour les navire à passagers ( concept déterministe )
    • 1966 la Convention sur les lignes de charge ( franc-bord ) édicte les premières règles de stabilité après avarie pour les navires de charge ( concept déterministe )
    • 1974 introduction de règles probabilistes pour navires à passagers ( Résolution A 265 ) à titre d’équivalent aux règles déterministes de la Convention internationale Solas 1960
    • 1973/1978 la Convention Marpol et les Codes IBC et IGC introduisent les premières règles pour les navires pétroliers , chimiquiers et gaziers ( concept déterministe )
    • 1990 renforcement des règles déterministes pour les navires à passagers ( Solas 1990, à la suite du drame de l’ « Herald of Free Enterprise » )
    • 1992 les navires de charge « secs » doivent être conçus selon des règles probabilistes ( Solas 1992 )
    • 1992 les navires rouliers à passagers existants sont évalués par rapport aux règles de Solas 1990 à l’aide d’une version simplifiée des règles probabilistes de la Résolution A 265 ( calcul du A/Amax )
    • 1995 introduction d’un renforcement des règles Solas 1990 pour les navires rouliers à passagers européens pour tenir compte d’un envahissement au dessus du pont de cloisonnement ( Accord de Stockolm, à la suite du drame de l’ « Estonia » )
    • années 90 jusqu'à 2005 : travaux de l’OMI sur l’harmonisation des règles de compartimentage et de stabilité après avarie qui vont aboutir à l’adoption de règles pour navires à passagers et navires de charge qui entreront en vigueur le 1/1/2009 ( Solas 2009 )

    Remarque :
           Des règles de nature probabilistes ont été également édictées par la Convention Marpol pour ce qui concerne la construction des pétroliers, mais dans une optique anti-pollution plus que résistance à l’avarie telle que nous l’entendons dans cet article ( dispositions protectives, équivalence double-coque ); on notera dans le même ordre d’idées les nouvelles règles applicables à tous les navires concernant la configuration des soutes à combustible ( règles 12A de l’annexe I ).

  5. Concept déterministe


  6. Les règles dites « déterministes » en matière de compartimentage et de stabilité après avarie imposent à priori :
    1. un compartimentage essentiellement transversal, dont la configuration est issue d’un calcul prescriptif décrit dans les règles
    2. une avarie théorique donnée ( fixée à l’avance, décrite dans les règles ) à appliquer au navire à n’importe quel endroit du bordé latéral
    3. des critères finaux donnés après avarie ( en termes d’enfoncement et de stabilité ) à respecter

           Les règles déterministes de Solas stipulent ( Chap. II-1 partie B pour les navires à passagers , les navires de charge étant déjà couverts par des règles probabilistes depuis 1992) :

    >>> on applique l’avarie théorique suivante =
    Longueur avarie = [ (3 + 0,03.L) m ] ou 11 m, la plus petite des 2 valeurs étant retenue
    Largeur avarie = 0,2. B = B/5
    Hauteur = de la quille vers le haut sans limite
    ( L= longueur navire ; B = largeur, voir définitions exactes de ces données dans Solas )
    >>> au navire construit avec le compartimentage suivant =

    Compartimentage essentiellement transversal déterminé en fonction :
    • d’une ligne de surimmersion donnée ( 76 mm sous pont de cloisonnement ) à ne pas dépasser dans l’enfoncement post avarie
    • de la longueur envahissable, LE, n’entraînant pas le noyage de la ligne de surimmersion
    • de la longueur permise ( sous entendu d’un compartiment ), LP, déduite de la longueur envahissable
    • du facteur de cloisonnement F, fonction de la longueur du navire et de son service ( pur navire de charge ou pur navire à passagers, avec interpolation entre ces extrêmes à l’aide du critérium de service ); F permet de calculer la longueur admissible par LP = F . LE
    • le critérium de service qui permet, entre autres, d’effectuer l’interpolation ci-dessus
    >>> et l’on doit respecter les critères suivants =
    Une fois l’avarie survenue, le navire doit conserver une stabilité résiduelle donnée. La règle 8 impose les critères suivants :
    • le nombre de compartiments envahissables en fonction du facteur de cloisonnement F
    • l’arc de courbe de stabilité positive doit s’étendre sur au moins 15° au delà de l’angle d’équilibre après envahissement
    • l’aire sous la courbe de stabilité doit être au minimum de 0,015 m.rad de l’angle d’équilibre jusqu’à 27° pour un navire à 2 compartiments envahissables ou 22° pour un navire à un compartiment ( ou l’angle auquel se produit un envahissement non contrôlé )
    • le bras de levier résiduel en zone de stabilité positive d’au moins GZ = 0,10 m doit être obtenu, en tenant compte du regroupement des passagers sur un bord, de la mise à l’eau de la drome de sauvetage sur un bord et du moment d’inclinaison dû au vent
    • en phase intermédiaire d’envahissement ( avant équilibrage, « automatique » ou par intervention de l’équipage sur les dispositifs ad hoc ) le bras de levier GZ doit être > 0,05 m et l’arc de courbe de stabilité > 7° ; l’angle de gîte pris doit être < 15°
    • l’envahissement dissymétrique doit être minimalisé et l’équilibrage obtenu en 15 minutes
    • au stade final de l’envahissement, la hauteur métacentrique GM doit être > 0,05 m et l’angle de gîte < 7° ( navire à un compartiment ) ou 12° ( navire à 2 compartiments ) et bien sûr la ligne de surimmersion ne doit jamais être noyée.

           On se rappellera que le standard « deux compartiments envahissables » est associé à l’idée qu’une cloison étanche est touchée, induisant l’envahissement des deux compartiments entourant cette cloison étanche. Dans le standard « un compartiment envahissable », on fait donc l’hypothèse qu’aucune cloison étanche n’est touchée. Un navire à « un compartiment » qui, dans une collision, aurait une cloison étanche touchée serait à priori perdu ( il y a un côté « probabiliste » dans cette règle déterministe du navire à un compartiment envahissable … ). La Convention internationale sur le Franc-bord ( Load Lines ) et sa règle 27 sont dans cet esprit également.

           Le degré d’envahissement des compartiments aux fins des calculs ci-dessus est précisé en fonction de leur usage : c’est la notion de perméabilité ( qui définit le pourcentage du volume du compartiment occupé par l’eau d’envahissement ). Les perméabilités sont définies dans les règles ( avec des subtilités d’interpolation dans certains cas ) : espaces machines = 85%, espaces passagers = 95%, espaces cargaison = 60%, liquides = 0 ou 95%. La définition d’une perméabilité pour un compartiment est au cœur des problèmes d’avarie. La variation de quelques % d’une perméabilité peut faire basculer un calcul dans certains cas. La notion de perméabilité se retrouve également dans les règles probabilistes.

           Les calculs à effectuer pour montrer que les critères sont respectés sont relativement lourds. Ils sont bien sûr réalisés actuellement sur ordinateur avec des applications spécialisées d’architecture navale dont les codes ont été établis à la fin des années 1960 et au début des années 1970 et améliorés depuis continuellement. Le volume de calculs à effectuer est déjà important, notamment si des itérations de design sont à faire ( pour un projet « sortant de l’ordinaire » ).

    Remarque :
           L’Accord de Stockholm pour les navires rouliers à passagers ( ferries ) européens, impose que les critères déterministes Solas 1990 ci-dessus soient respectés avec une certaine hauteur d’eau sur le pont de cloisonnement ( qui est en général sur ce type de navire le pont roulier principal ). On est toujours bien dans le domaine déterministe, même si une touche probabiliste apparaît avec la prise en compte pour le calcul de la hauteur d’eau sur le pont d’une probabilité de hauteur de vague issue des statistiques océanographiques. La réglementation prévoit la possibilité de faire des essais sur modèles en remplacement des calculs, pour valider les critères.

  7. Concept probabiliste


  8.        Le concept probabiliste est issu des travaux originels du Professeur K.Wendel dans les années 1960. Ses travaux ont été approfondis ensuite par les architectes navals et les ingénieurs-chercheurs des universités et écoles spécialisées en architecture navale. On ne postule plus une donnée de départ ( une avarie « théorique » , un compartimentage ) qui doit conduire à un résultat fixé ( immersion et stabilité après avarie ). On calcule un niveau de sécurité lié au navire, son architecture générale étant « librement » dessinée, et on le compare à un niveau réglementaire. Le niveau de sécurité lié au navire est calculé par une analyse détaillée d’envahissement compartiment par compartiment sur une base probabiliste, avec évaluation à chaque fois des conséquences en termes de survivabilité.

           La méthode probabiliste s’appuie sur l’analyse de statistiques d’accidents et la description détaillée de ceux-ci : position de l’avarie, longueur de l’avarie, pénétration de l’avarie, hauteur de l’avarie, conditions météos au moment de l’avarie ( hauteurs de vagues ), chargement, franc-bord après avarie. Des fréquences d’évènements peuvent ainsi être déterminées et donc des fonction de densité de probabilités établies. On en déduit des fonctions de répartition. On aboutit à des régressions statistiques comme celle de la figure ci-après qui schématise quelques résultats - récents - du programme de recherche européen HARDER dont il sera question un peu plus loin dans cet article.

           Les spécialistes déterminent ensuite des formules réglementaires, sur la base de ces fonctions de densité et de répartition de probabilité, après « arbitrages » au niveau le plus élevé ( OMI ).

           La méthode probabiliste est apparue pour la première fois dans Solas en 1974 avec la Résolution A 265 ( 1973 ) utilisable en option à titre d’équivalent aux règles déterministes pour les navires à passagers ( Chapitre II-1 partie B ). Elle a été peu utilisée à l’époque, car le volume de calculs nécessaire était rédhibitoire. Il n’existait pas encore d’applications informatiques codées pour cette méthode. De plus la radicalité de son esprit a certainement rebuté beaucoup de concepteurs de navires. Sa « lisibilité » par des non spécialistes est également délicate ( c’est d’ailleurs toujours le cas …).

           L’OMI a poursuivi dans cette voie et a introduit dans Solas en 1992 la méthode probabiliste pour les navires de charge. C’est le chapitre II-1 partie B-1 de Solas. Les statistiques utilisées pour la détermination des formules réglementaires sont les mêmes que celles de la Résolution A 265 ce qui peut paraître surprenant compte tenu de l’évolution des navires sur près de 20 ans. Ce point a été l’objet de nombreuses critiques de la méthode.

           On notera que les navires suivants ne sont pas tenus d’appliquer les règles probabilistes, relevant d’une réglementation « avarie » spécifique :
    • les navires pétroliers / annexe I de Marpol ( règles 27 et 28 )
    • les navires chimiquiers / Bulk Chemical Code et les navires gaziers / Gas Carrier Code
    • les navires offshore / résolution A 469; les navires spéciaux / résolution A 534
    • les navires au franc-bord type B / règle 27 de la Convention Load Line
    • les vraquiers avec le Chapitre XII de Solas qui leur est exclusivement consacré
    • les navires rapides ( HSC Code )

           Cela fait beaucoup de navires non probabilistes … En fait, ne restent que les porte-conteneurs, les rouliers, les navires de charge conventionnels autres que les vraquiers.
    La méthode probabiliste s’appuie sur la notion de risque. Celui-ci peut s’exprimer ainsi : Risque = P . C
    P = probabilité pour qu’un événement survienne
    C = gravité des conséquences de la survenue de l’événement

    Dans le cadre qui nous intéresse :
    =>on part d’un navire donné dont l’architecture est libre ( pas de contraintes pour le cloisonnement )
    =>on effectue une analyse d’avarie de bordé sur toute la longueur du navire
    =>pour chaque espace/compartiment on calcule un « niveau de sécurité » basé sur :
    • la probabilité d’impact à l’endroit considéré
    • une probabilité d’étendue et de pénétration de l’avarie
    • une survivabilité associée, laquelle est évaluée en termes probabilistes en fonction de la stabilité résiduelle, du chargement, des conditions environnementales ( état de la mer )
    =>on effectue ensuite la somme de tous ces niveaux de sécurité individualisés afin d’obtenir un niveau de sécurité global

           L’analyse s’effectue compartiment par compartiment ( ou groupe de compartiment ). Confer la figure ci-après extraite des Notes Explicatives de l’OMI associées aux règles de Solas 2009 :
           Pour chaque compartiment ou un groupe de compartiments, on calcule le facteur : ai=pisi
    • i , indice du compartiment considéré ( ou du groupe de compartiment considéré )
    • a représente le « niveau de sécurité » du compartiment considéré ( ou du groupe de compartiment considéré )
    • p représente la probabilité d’envahissement du compartiment considéré ( ou du groupe de compartiment considéré )
    • s représente la probabilité de survie après envahissement du compartiment considéré ( ou du groupe de compartiment considéré )

Remarque :
       On aura reconnu un calcul de probabilité conditionnelle : soient E1 et E2 deux évènements et soit P(E2 | E1) la probabilité que E2 se réalise, E1 étant réalisé; si P(E1I E2) est la probabilité de voir les évènements E1 et E2 se réaliser, on a alors : P(E1I E2)=P(E1).P(E2 | E1). Nous sommes bien dans ce cas : le niveau de sécurité après impact sur un compartiment est bien la probabilité de survie cet impact étant survenu, pondérée par la probabilité d’avoir un impact sur ce compartiment. Le calcul est ensuite poursuivi tout au long du navire pour chaque compartiment et/ou groupe de compartiments.
 On obtient ainsi la valeur :           A est appelé « index atteint ».
           L’ « index atteint » A représente un « niveau de sécurité » du navire; il faut maintenant le comparer à un critère pour dire si ce niveau est bon ou pas.

           La méthode probabiliste établit un index R appelé « index requis » et l’on doit avoir : A > R.
    R est en quelque sorte un « niveau de sécurité minimal ».

           La formulation de R est déterminée sur la base de recherches et travaux théoriques et, là encore, d’ « arbitrages » au plus haut niveau de l’OMI. Le principe d’établissement de la valeur de R repose :
    • sur des comparaisons avec des navires existants considérés comme « sûrs »
    • sur des comparaisons avec des navires existants répondant aux réglementations du moment
           Les discussions autour de la fixation de la formule donnant R sont toujours très délicates puisque c’est par cet index que l’on fixe le niveau de sécurité : jusqu’où doit-on aller et à quel prix ?

           Illustrons la méthode par une courte analyse de Solas 1992 ( navires de charge de plus de 100 m ) , plus facile d’approche que la Résolution A 265, admise en équivalence au chapitre II-1 B de Solas pour les navires à passagers.

           R est calculé par la formule suivante : R=(0,002+0,0009.L5)1/3 , L5 étant la longueur de compartimentage.

           Le calcul de pi est décrit dans les règles. La longueur d’avarie maximale est de 48 m . Le calcul fait intervenir un facteur ri qui prend en compte la présence d’une cloison longitudinale pour le compartiment considéré et représente la probabilité que la cloison longitudinale adjacente au compartiment considéré ne soit pas touchée ( pi est multipliée par ri et 0 < ri < 1 ). On considère, par exemple pour une cloison longitudinale, que si sa probabilité d’être touchée est très faible => ri = 1 et donc cela ne modifie pas la valeur de pi, ce qui fait que si la valeur de si est = 1 ( « bonne » survivabilité ) la contribution de ce compartiment sera bonne. A contrario, si la probabilité d’avarie de cette cloison est importante, ri = 0,2 par exemple, la contribution de ce compartiment à la sécurité du navire sera plus faible. La méthode probabiliste autorise la prise en compte du compartiment située à l’intérieur de la cloison longitudinale, par un calcul identique mais avec le facteur multiplicatif ( 1 - ri ), ce qui permet de faire contribuer le compartiment à l’intérieur de la cloison longitudinale ( vers l’axe ) au calcul général de niveau de sécurité si ce compartiment intérieur ( avec le premier, en abord, envahi ) donne une bonne stabilité résiduelle.
    Le facteur de probabilité de survie si est calculé ainsi :

    C = 1 si l’angle de gîte final θe est < 25° , = 0 si θe est > 30° et interpolé entre les deux par
    si = 1 => probabilité maximale de survie ( le A général augmente )
    si = 0 => probabilité nulle de survie ( le A général n’augmente pas )
    GZmax = 0,10 m et ( range ) = 20° => si = 1

           On notera bien la différence de point de vue avec la méthode déterministe : on évalue une probabilité de survie, donnée par le si calculé selon la formule ci-dessus, laquelle est une fonction de nature quadratique du demi produit du GZmax par l’arc positif ( range ) de la courbe de stabilité en avarie. En termes déterministes, on analyse les éléments individualisés de la courbe de stabilité suivant certains critères.

           Le si doit être multiplié par le facteur vi s’il y a présence d’un pont au dessus de la flottaison dans la zone du compartiment considéré. Ce facteur vi représente la probabilité que le pont situé au dessus de la flottaison pour le compartiment considéré ne soit pas touché ( 0 < vi < 1 ). Voir plus haut la logique similaire du facteur ri pour la pénétration transversale.
           Il faut de plus faire les calculs pour deux conditions de chargement : chargement maximal ( donc tirant d’eau maximal ) et chargement partiel ( donc tirant d’eau intermédiaire ) et obtenir si par si = 0.5sl + 0.5sp ( avec sl, sp les valeurs de s pour les chargements maxi et partiel ).

           Les calculs, enfin, doivent être faits pour les deux bords et moyennés en cas de configuration ( architecture ) asymétrique. Ce point, compte tenu de la liberté donnée au concepteur, pourrait conduire à des configurations peu sûres car aucune contrainte ( valeur minimale ) n’est donnée par les règles sur les index atteints partiels .

           Les règles probabilistes, comme les règles déterministes, édictent des limites à l’enfoncement du navire mais sous une autre forme . On ne doit pas noyer les ouvertures conduisant à un envahissement progressif. Le si devient nul dans ce cas et donc rend nulle la contribution du compartiment ou groupe de compartiments considéré. On doit avoir si > 0 pour que l’avarie étudiée débouche sur une augmentation de l’index atteigne A.

           Les règles probabilistes de Solas 1992, pour navires de charge, définissent les valeurs de perméabilité pour les compartiments envahis. L’influence de ces paramètres est donc toujours aussi cruciale.

           Le volume de calculs à effectuer est très important. C’est désormais le règne des applications informatiques spécialisées. Les calculs de pi et surtout de si sont carrément inexpugnables sans application spéciale. Les calculs de si impliquent le calcul, à chaque fois, d’une courbe de stabilité après avarie afin de déterminer le bras de levier GZ et l’arc intercepté ( range) ! Les calculs complets sont effectués ou itérés des milliers de fois, car il faut refaire les calculs pour chaque compartiment, chaque groupe de compartiments, chaque cas de chargement prévu par la réglementation, etc. Sans parler du fait que si A < R en fin de calculs, il faut re-dessiner le navire et recommencer tous les calculs … Seules les applications informatiques spécialisées peuvent aborder ces calculs qui nécessitent une modélisation non seulement de la carène ( lignes d’eau ) mais aussi du compartimentage interne prévu au projet. Les fournisseurs d’applications informatiques spécialisés ( NAPA, GHS, TRIBON, MAXSURF, etc ) et les Sociétés de Classification développent et proposent ces logiciels sophistiqués. Les constructeurs navals doivent s’équiper de ces gros cubes informatiques pour mener leurs calculs et préparer les dossiers de stabilité à fournir aux Classes pour approbation et aux Administrations pour validation.

    Remarque :
           Le concept probabiliste a été utilisé de façon particulière dans les années 1990 pour évaluer les navires rouliers à passagers ( ferries ) en fonction des règles déterministes de Solas 1990. Une version « simplifiée » de la Résolution A 265 a été mise au point par les chercheurs pour décider d’un calendrier de mise à l’écart ou à niveau par conversion, des ferries. Cette version « simplifiée » est connue sous le nom de « calcul du A/Amax ». Elle n’a de simplifiée que le nom, car elle implique un vrai calcul selon la méthode probabiliste avec seulement quelques hypothèses simplificatrices.

  1. Solas 2009 ou le travail d’harmonisation entrepris par l’ OMI aidé de l’U.E.


  2.        De nombreux spécialistes ont poussé à l’emploi de la méthode probabiliste et à la poursuite des travaux liés à cette méthode à l’OMI, en lien avec les universités et écoles spécialisées. La liberté donnée au concepteur de navire est très grande. C’est un avantage certain pour beaucoup de projets de navires. Par ailleurs les défauts des règles déterministes ont été identifiées au cours de la deuxième moitié du 20ème siècle : rigidité de l’architecture générale du navire, cloisonnement transversal trop privilégié, avarie théorique trop limitée pour les grands navires ( paquebots de croisière par exemple ), limitation à 1/5 de la largeur de la pénétration d’avarie, « perversion » du projet de navire par un concepteur jouant habilement des règles…

           D’autre part une tendance lourde observée également dans l’industrie sensible ( nucléaire , chimie ) milite en faveur de ces méthodes probabilistes, à la suite de nombreux travaux théoriques et appliqués menés dans le domaine du risque industriel. L’OMI considère que la voie probabiliste au sens large doit être suivie et préconise l’usage de méthodes comme le « Formal Safety Assessment » ( FSA ) pour l’analyse des risques, et ce de la conception à l’opérationnel. Dans le même ordre d’idées, le « Performance Based Design » est mis en avant pour les études. Les règles probabilistes de compartimentage et survivabilité après avarie sont proches « philosophiquement » de ces concepts.

           Au cours des années 90, l’OMI a décidé d’entreprendre un travail d’harmonisation des règles en matière de compartimentage et de stabilité après avarie. L’objectif était d’harmoniser, pas d’améliorer. L’OMI a demandé aux pays membres et aux organismes non gouvernementaux comme l’IACS ( association des 10 plus grandes sociétés de classification ) de travailler sur cette question. L’Union Européenne a conduit un travail de recherche remarquable, s’appuyant sur les universités et écoles spécialisées en architecture navale, le programme HARDER ( = Harmonisation of Rules & Design Rationale ). HARDER a utilisé l’ensemble des statistiques d’avarie disponibles pour obtenir un jeu de fonction de densité de probabilités plus conséquent que celui sur lequel s’appuyait la Résolution A 265 ( et donc les règles de Solas 1992 ).

           Des essais sur modèles ont également été effectués, notamment pour la formulation des facteurs, représentant la probabilité de survie. Les recherches scientifiques, très actives, en matière de survie de navire ( notamment après les accidents dramatiques et meurtriers de ferries ) ont permis des avancées considérables dans ce domaine en terme de connaissance des phénomènes physiques conduisant au chavirage, etc. Les recherches du programme HARDER ont été fournies à l’OMI et sont devenues une référence.

           En 2005, l’OMI a adopté par la Résolution MSC 194 (80 ) un ensemble de nouvelles règles probabilistes s’appliquant aux navires à passagers et aux navires de charge et dont l’entrée en vigueur est prévue pour le 1/1/2009 en tant que nouveau chapitre II-1 de Solas ( pour les navires neufs ). Il n’y a plus dans « Solas 2009 » de différences entre les types de navires, déclinées en chapitres différents; les distinctions n’interviennent qu’au niveau du détail des règles qui tient compte de la nature du service du navire calculé. On notera que malgré les évolutions des règles, les bases jetées par la « vieille » Résolution A 265 de 1974 ( et donc celles de Solas 1992 ) demeurent.

           Les navires non astreints à appliquer les règles probabilistes sont à peu près les mêmes que pour la version précédente de Solas.

           L’index requis R est désormais calculé ainsi (Ls étant la longueur de compartimentage) : pour les navires de charge de plus de 100 m ( entre 80 et 100 m => formule d’interpolation ) pour les navires à passagers, avec N=N1+2N2 ( N1 = nombre de personnes pour lesquelles des embarcations de sauvetage sont prévues; N2 nombre de personnes - y compris les officiers et l’équipage - que le navire est autorisé à transporter, en excès de N1 )

           Le calcul des pi demeure sur le même principe, mais il s’est « sophistiqué ». La longueur d’avarie maximale est désormais de 60 m ( 48 m dans Solas 1992 pour les navires de charge ). La pénétration transversale est limitée à b = B/2 ( B = largeur ). Le calcul des si, facteurs traduisant la probabilité de survie, a lui aussi évolué. L’analyse statistique des avaries, notamment dans le programme HARDER a permis d’aller « chercher » une formulation de probabilité de survie plus en corrélation avec la réalité des conditions observées ( ?). Le calcul est différentié selon qu’on a affaire à un navire à passagers ou un navire de charge. Pour un navire de charge, on a :

    Avec Solas 2009 : GZmax = 0,12 m et ( range ) = 16° =>si = 1 ( maximum )
    Rappel : avec Solas 1992, GZmax = 0,10 m et ( range ) = 20° => si = 1 ( maximum )

           Pour les navires à passagers on doit tenir compte des moments inclinants dus à l’usage des bossoirs de mise à l’eau de la drôme sur un seul bord, au tassement des passagers sur un seul bord, à l’effet du vent traversier. Les phases intermédiaires d’envahissement ( définies réglementairement ) doivent être étudiées et un facteur doit être calculé à chaque fois.

           Comme on l’a déjà vu pour les règles probabilistes de Solas 1992 ( navires de charge ) les textes donnent une limite à l’enfoncement du navire. On ne doit pas noyer les ouvertures qui pourrait conduire à un envahissement progressif. Pour les navires à passagers, on ne doit pas noyer les routes d’évacuation situées ou passant sur le pont de cloisonnement. Il ne doit pas y avoir d’envahissement dissymétrique. De plus Solas 2009 définit des limites en phase intermédiaire d’envahissement : toute possibilité d’envahissement progressif, tout noyage du ou des poste(s) de commande des portes étanches, noyage d’un panneau d’échappée verticale situé au pont de cloisonnement. Le si devient = 0 dans tous ces cas, et donc rend nulle la contribution du compartiment ou groupe de compartiments considéré ( l’index atteint A ne progresse pas ).

           On notera la disparition de la ligne de surimmersion des règles Solas pour les navires à passagers .

           L’index atteint A est désormais calculé pour 3 conditions de chargement du navire correspondant à 3 tirants d’eau à l’état intact définis réglementairement ( deepest subdivision draught ds, light service draught dl, partial subdivision draught dp ) selon la formule de pondération suivante :
    A=0.4As+0.4Ap+0.2Ai, chaque index atteint étant toujours calculé par :
    En plus, Solas 2009 introduit une limite inférieure pour chaque index atteint partiel et l’on doit avoir :
    pour les navires à passagers et pour les navires de charge; c’est un incontestable progrès.

           Les perméabilités ont également évolué dans Solas 2009. Elles varient selon les 3 tirant d’eau à l’état intact considéré dans le calcul réglementaire ( deepest subdivision draught ds, light service draught dl, partial subdivision draught dp ), ce qui est également une amélioration de l’environnement réglementaire.

           Pour les navires à passagers, Solas 2009 prévoit quelques contraintes de nature encore déterministes ( règle 8 ) afin de garantir le « fonctionnement » de l’ensemble réglementaire en cas « d’avarie mineure » ( l’OMI a considéré que les règles probabilistes ne couvrent pas tous les cas envisageables, ce qui est pour le moins assez surprenant vu la confiance faite aux règles probabilistes par ailleurs … ).

           Afin de ne pas alourdir le texte, il n’est pas fait mention dans cet article de l’évolution des règles de Solas 2009 en matière de doubles-fonds et de cloison d’abordage : ces règles, qui restent de nature déterministes, font pourtant partie de la protection contre les avaries, respectivement d’échouage/talonnage et de collision. Le niveau de risque est toutefois très différent de celui associé à l’avarie de bordé induit par une collision. Les études statistiques de l’OMI montrent clairement qu’un navire est rarement perdu par échouage/talonnage et qu’un navire abordeur s’en tire toujours plutôt bien. On notera la différence de point de vue avec l’aspect « pollution » des autres textes de réglementation technique ( Marpol ), souvent de nature probabiliste, sans parler aussi de la nouvelle règle 12A relative à la protection des soutes à combustibles…

  3. Le navigant et les règles probabilistes de Solas 2009


  4.        Les navigants sont là pour conduire ( au sens large du terme ) les navires pas pour les dessiner et les calculer, encore moins pour jouer au législateur technique. Ils doivent, a contrario, avoir une bonne connaissance générale des règles. En ce qui concerne le compartimentage et la stabilité après avarie, ce n’est pas simple car la réglementation technique est complexe. Pourtant la gestion d’une crise en la matière implique la connaissance de ce qui a été prévu, calculé et donc des règles.

           Les navigants peuvent laisser aux chercheurs, aux administrations nationales et aux sociétés de classification le soin d’une analyse critique des règles. La consultation du site internet du Maritime and Coastguard Agency britannique et de son « programme de recherche 552 » est à ce titre tout à fait intéressante pour ce qui concerne les règles probabilistes de Solas 2009. Ce faisant les navigants ne doivent pas s’interdire une lecture propre des règles, étant en première ligne en cas de problème. Le point de vue opérationnel est lié au point de vue théorique et réglementaire.

           Les règles déterministes avaient pour elles d’être relativement simples à comprendre et à interpréter. Il n’en est pas de même avec les règles probabilistes dont l’ « opacité » est forte.

           A titre d’exemple de réflexion sur les règles, nous évoquerons la disparition de la ligne de surimmersion. Le schéma suivant résume les questions que l’on peut se poser :


           Un concepteur habile pourrait avoir tendance à placer très près de l’axe les points ( échappées, sources d’envahissement progressif, routes d’évacuation ) qui rendent le si = 0 , de façon à « gagner » sur la contribution du compartiment ( ou des compartiments ) en avarie étudié et à s’autoriser un enfoncement supplémentaire ( !). Dans tous les cas de figure, la pression sur les navigants augmente, car la surveillance des sources d’envahissement progressif potentielles devra être encore plus vigilante qu’avant ( => influence directe sur le calcul de A ).

           Autre exemple d’interrogation, l’index requis .Vérifions pour un navire de charge, la valeur de R entre Solas 1992 et Solas 2009 : avec Ls= 200 m
    =>Solas 1992 donne R = 0,567 et
    => Solas 2009 donne R = 0,636 .
    On pourrait penser que les règles se sont durcies, mais il ne faut pas conclure trop vite, car le mode de calcul de l’index atteint A a aussi changé … Une étude britannique récente a montré toutefois que pour certains navires comme les transporteurs de voitures ( type « Tricolor » qui a coulé en mer du Nord suite à un abordage ) il y a augmentation de la dureté des règles, ce qui pour ce type de navire relativement dangereux est un réel progrès.

           On peut aussi se demander si le mode de calcul des navires asymétriques est acceptable ( dans ce cas => usage d’une moyenne arithmétique simple des Ai calculés ). Certains spécialistes considèrent que cela peut conduire à des dérives.

           Qu’en est-il également de l’Accord de Stockholm pour les navires rouliers à passagers européens ? Les règles de Solas 2009 prennent-elles suffisamment en compte l’accumulation d’eau sur le pont roulier principal qui est en général le pont de cloisonnement ?

           Les navires non astreints à appliquer les règles probabilistes Solas 2009 sont à peu près les mêmes que pour la version précédente de Solas ( quid des vraquiers auxquels on attribue un franc-bord réduit de type B-100 ? ). Il y a donc toujours, malgré le grand effort d’harmonisation, de nombreux standards de règles de compartimentage et stabilité après avarie. La question de leur équivalence se pose, et la littérature sur le sujet n’éclaire pas la question, du moins pour l’auteur de cet article.

           La réglementation prévoit que le Capitaine du navire ait à sa disposition toutes les informations nécessaires à l’appréciation de la stabilité à l’état intact et en avarie de son navire. Les réglementations tant internationales que nationales ( en France, la « division 211 » en annexe à l’Arrêté du 23/11/1987 , Solas chap. II-1 et chap. III règle 29 ) encadrent depuis longtemps cette information. En matière de compartimentage et de survivabilité après avarie, celle-ci devrait être lisible et pragmatique. Par exemple, des plans avec tous les compartiments étudiés en avarie ( en simple ou en combinaison ) et les conséquences de l’avarie indiquées de façon claire, synthétique, et pas des pages et des pages de sortie ordinateur inexploitable en pratique ! Les KG limites et GM minimum à l’état intact – qui assurent la validité des calculs en avarie - doivent être clairement présentés, graphiquement bien sûr. Le dossier « avarie » ne doit pas être lourd et difficile à exploiter. Ce qui est nécessaire aux Sociétés de Classification et aux Administrations nationales pour approuver les dossiers de stabilité n’est pas forcément ce dont le Capitaine a besoin, or les Constructeurs sont tentés de faire des documents à double usage pour se simplifier la vie …

  1. Conclusion


  2. L’étude des règles probabilistes de compartimentage et de stabilité après avarie est aride et très frustrante lorsqu’on n’est pas Architecte naval et/ou Ingénieur spécialisé ( armé de son logiciel spécialisé )…

           Il n’empêche, les Capitaines se doivent de connaître exactement le principe de ces règles et leurs limites. Cette connaissance devrait leur permettre d’aborder la question avec les Spécialistes, lorsque l’occasion s’en présente, aux fins d’une discussion fructueuse s’enrichissant mutuellement de l’apport théorique des uns et de l’expérience opérationnelle des autres. Les Capitaines pourront ainsi rappeler que c’est la Stabilité à l’état intact qui est le fondement de tout, car c’est sur cette réserve de stabilité « acquise », « potentielle », qu’est basée la vérification du compartimentage et la survivabilité en avarie. Leur bible doit être la Résolution A 749 ( stabilité à l’état intact ) de l’OMI, hélas non obligatoire à l’échelon international, mais heureusement intégrée dans la réglementation française ( division 211 ) et dans la plupart des règles des grandes Sociétés de Classification.

           Le Capitaine a le droit de penser, même avec Solas 2009, qu’un navire fortement compartimenté avec une bonne hauteur métacentrique à l’état intact et qui ne s’enfonce pas au delà d’une limite raisonnable en cas d’avarie, demeure pour son équipage, ses éventuels passagers et lui-même la meilleure protection.

  François-Xavier Nettersheim,
Capitaine de 1ère Classe de la Navigation Maritime,
Ingénieur d'Armement indépendant

Références de certaines des lectures utilisées pour rédiger cet article :
  1. Solas Edition 2004
  2. Résolution A 265 et ses notes explicatives
  3. Notes explicatives règles probabilistes pour navires de charge Solas 1992
  4. Résolution MSC 194 (80) + notes explicatives en cours de rédaction ( dernière connue de l’auteur 10/4/2008 )
  5. Site internet du MCA britannique ( Research Project 552 )
  6. « Damage Stability Standards / Rational Design or Gratuitous Complexity » A.Kendrick
  7. « Presentation of Probabilistic Damage Stability regulations » J.P Baltsersen/H.Erichsen
  8. « Harmonization of subdivision & damage stability regulations in Solas Chapter II-1 » R.Tagg/J.Person
  9. « A performance based assessment of the survival of damaged ships – Final outcome of the E.U Research Project HARDER » R.Tagg/C.Tuzcu
  10. « Impact of new damage stability regulations on ship design » A.Papanikolaou/E.Eliopoulou
  11. « Updated probabilistic extents of damage based on actual collision data » by L.Laubenstein/C.Mains/A.Jost/R.Tagg/N.K.Bjorneboe
  12. « Risk concept of Damage Survivability » Prof. D.Vassalos
  13. « Solas 2009 and Stockolm Agreement , Damage Stability Investigation of two ships and contrast of requirements » Thèse / J.Schreiber
  14. « Impact of the Stockolm Agreement on new probabilistic damage stability rules » Thèse / A.Hildingsson
  15. www.imo.org
  16. www.safereuroro.org
  17. www.gm-meter.com
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