Fait contre-intuitif mais bien connu sur le terrain : une citerne partiellement remplie peut être plus instable qu'une citerne pleine. La raison en est la surface libre du liquide. Dans une citerne pleine, le liquide ne peut pas se déplacer et se comporte comme une charge solide ; en remplissage partiel, une masse de centaines, voire de milliers de kilogrammes se déplace librement à l'intérieur de la citerne.
La mécanique du ballottement
Lorsque le véhicule entre dans un virage, le liquide s'accumule vers l'extérieur par inertie ; le centre de gravité se déplace latéralement tout en s'élevant. La largeur effective qui détermine la résistance au renversement se réduit ainsi. Plus insidieux encore, l'effet de retard : la vague de liquide frappe la citerne un instant après le mouvement du volant. Lors de manœuvres successives comme un changement de voie, si la vague se synchronise avec l'oscillation du véhicule, chaque oscillation s'amplifie par rapport à la précédente et la stabilité ressentie par le conducteur disparaît soudainement.
Les facteurs qui gèrent le risque
- Taux de remplissage : la bande la plus critique est le niveau de remplissage moyen où le liquide atteint sa plus grande surface libre
- Section de la citerne : les sections basses et larges abaissent le centre de gravité
- Brise-lames et compartiments : ils fractionnent le mouvement du liquide en brisant l'énergie de la vague
- Discipline de vitesse et de manœuvre : des entrées au volant douces n'amplifient pas la vague
La physique de la citerne partiellement remplie concerne à la fois le concepteur et le conducteur : le fabricant élève le seuil par la conception des brise-lames et de la section ; le conducteur ne s'approche jamais de ce seuil par le choix de la vitesse et des manœuvres. Les études de modélisation académique confirment également que ces deux fronts doivent être traités conjointement.
Références
- Yu, D. & Chu, J. (2019). Study on roll-stability model optimization for partially filled tanker trucks. Advances in Mechanical Engineering, 11(4). DOI: 10.1177/1687814019837805