REGLAGES D'UN BATEAU

Retour index

I POLAIRE D'UNE VOILE :

Notion essentielle pour comprendre la force du vent sur la voile, appelée force vélique. 

1°) Vent apparent :

En aérodynamique que ce soit avec un aile d'avion ou une voile de bateau, c'est le vent apparent ( ou encore l'opposé de la vitesse du bateau par rapport à la masse d'air ) qui détermine la force vélique Fv

Le lecteur familiarisé avec les vecteurs comprendra vite la figure.

NB : Disons aussi que si le vent " adonne " ( forcit ), donc si Vr augmente sans changer de direction ( cas d'une risée ) le vent apparent semble venir plus de travers ou encore s'écarte de l'axe bateau, donc.

- Si l'on veut garder le cap, alors il faut " choquer "

- Si l'on veut garder l'incidence sur la voile, il faut alors " lofer " 

On trouvera rapidement les manœuvres contraires si le vent faiblit.

2°) Aérodynamique de la voile :

Une fois le vent apparent défini, une notion nouvelle apparaît, celle de l'incidence du vent sur la voile. Cet angle se mesure par rapport à la direction de la bôme, dans l'exemple c'est environ 20° qui est un angle optimum.

La force vélique résultante de toutes les actions sur la voile est Fv. La théorie montre qu'elle est pratiquement toujours perpendiculaire à la ligne de bôme.

a) En aérodynamique de base, cette force se décompose en 2 ( comme pour une aile d'avion ):

1 - La composante T, dans l'axe du vent c'est la traînée

2 -  La force P qui lui est orthogonale, appelée portance

b) Sur le plan mécanique, on décompose également la force en 2 composantes :

1 - La composante Fp, parallèle à l'axe du bateau et presque à sa vitesse, c'est celle qui donne la seule puissance motrice Pmot = Fp*Vb à laquelle il faut ajouter celle du foc.

On aura noté que plus la vitesse bateau s'écarte de l'axe bateau, plus la puissance diminue ( la dérive fait perdre de la puissance )

Cependant, cette puissance doit être diminuée de plusieurs puissances dissipatrices ( traînées ):

- Sur la coque du bateau

- Sur la dérive du bateau

- Sur le safran du gouvernail

2 -  La composante Fd, transverse à la vitesse du bateau, dite force de dérive, c'est celle qui composée avec l'action de l'eau sur la dérive, fait gîter le bateau, un résidu de cette force transverse fait dériver la coque perpendiculairement à l'axe du bateau. ( La force sur la dérive est un peu plus petite que Fd )

BUT D'UNE BONNE NAVIGATION --> Obtenir le maximum de Fd ( ou presque de Pmot ) à chaque instant 

3°) Polaire de la voile :

Comme pour une aile d'avion, l'expérience en soufflerie permet de réaliser un graphe Traînée - Portance, paramétré par l'incidence du vent apparent sur la voile.

La courbe a l'allure ci-dessous avec dans le cercle la partie d'utilisation optimale:

 

Deux points de fonctionnement sont présents pour les incidences 20° et 35°. Attention à ne pas confondre P avec la force propulsive !!

4°) Comparaison des 2 configurations :

 

On constate avec le même vent, et la même direction du bateau que :

-  L'allure 1 où la voile est choquée avec une incidence de 20° on a une force propulsive Fp1 

- L'allure 2 où la voile est bordée avec une incidence de 35° on a une force propulsive Fp2

Fp1 > Fp2

Fd1 et Fd2 presque égales

Conclusion : on a toujours tendance à trop border les voiles en espérant plus de puissance. La première conséquence négative est que la force propulsive diminue, la deuxième est qu'en aplatissant la voile on diminue ses performances en supprimant le gonflement du trou de la voile.

Toutes ces remarques pour mieux utiliser la barre d'écoute et son chariot !!!

ILLUSTRATIONS GEOMETRIQUES :

La figure ci-dessous permet de construire le point M extrémité du vecteur Fp, pour chaque valeur de i. Le lecteur pourra par la pensée constater que pour les points de la polaire de la zone optimale.

Si la position de la bôme ne change pas par rapport au bateau ( par exemple a = 20° ) on a Fd = Fv* sin a . Il est clair que le maximum de Fd se produit pour le maximum de Fv donc 15°. 

i 10° 15° 20°
Fv ( N ) 900 1100 1000
Fd (N ) 308 376 342

 

Le lecteur réfléchira à la bonne répartition des 2 angles a et i pour optimiser la route à suivre ( Contraintes de cap et de vitesse )

NB : Pour une voilure fixée ( polaire connue ), on pourrait aussi présenter les résultats sous la forme suivante, avec une échelle de force vélique graduée en fonction de l'incidence et une bôme mobile ( a variable ) par rapport à l'axe du bateau, comme ci dessous. La lecture de Fp est facile

 

II VOILE ET FOC :

- De manière générale le creux d'une voile ( foc, grand voile ou génois ) recule quand le vent forcit.

La force vélique devient plus forte et appliquée plus en arrière, ce qui rend le bateau plus ardent

- Le creux est synonyme de puissance; Border une voile diminue le creux.

- Bateau ardent = tendance au " lof " : les raisons peuvent en être

Mât trop incliné vers l'arrière

Voile trop creuse par vent fort.

Gîte trop importante, garder le bateau à plat en relâchant la voile. D'où l'intérêt du rappel et de la bonne répartition des masses sur le bateau.

- Vrillage de la voile nécessaire car le vent est plus fort en altitude. Etarquer à fond diminue le vrillage et le creux.

- Un angle de 15° à 20° entre le vent apparent et le plan de voile ( bôme ) est optimum pour la propulsion.

- L'écoulement entre le foc et la grand voile doit rester laminaire ( bien observer la voile au bord du mât ) et les penons quand il y en a.

Conseils divers :

- Par petit temps, il faut disposer les masses à bord pour que le centre de gravité se rapproche du mât. Ainsi il y aura moins de surface mouillée et moins de traînée

- Par bonne brise, il vaut mieux faire reculer le centre de gravité, en déplaçant les masses vers l'arrière. Ainsi le couple qui tend à faire lofer le bateau, aura un  "bras de levier " plus faible. Le bateau sera moins ardent.

*************************  Fin de page  ************************