Vitesse aéronautique & Foils

De retour ! Hum.

Suite à quelques réflexions en interne [c'est toujours plus classe dit comme ça] voici un court article compilant différents liens et conseils pour trouver et expliquer un plan simplifié de voilier.

D'abord quelque chose de beau, de propre, de légendé, ci-dessous:

Qui devrait répondre aux questions les plus élémentaires à propos des différentes parties d'un voilier. M'voyez.

L'ami Bigornik a un blog très complet, très bien construit, que vous pouvez consulter ici. 

Quant à de possibles photos de voilier, voilà le lien que vous pouvez consulter.

http://lamabis.centerblog.net/rub-Voiliers.html

Si des demandes de plans se font récurrentes n'hésitez pas à nous les transmettre et nous tâcherons de vous satisfaire du mieux que nous pourrons !

Un article intéressant et dans l'actualité toute récente:

http://www.skippers.tv/actualites/tentative-de-record-du-pacifique-repoussee-au-printemps-prochain/

 Toujours l'équipe de skippers de Alain Thébault, qui continue ses entraînements à San Fransisco pour l'instant.

Enjoy !

            Voilà un florilège de quelques notions qui peuvent aider à cerner le sujet, et à en connaître un peu plus à propos du système de fonctionnement des foils.

 Cette liste est volontairement inachevée: nous l'étofferons au fur et à mesure de nos recherches et de nos travaux complémentaires.

            Le coefficient hydrodynamique:

 --> L'hydrodynamique navale étudie la résistance à l'avancement des navires. La résistance à l'avancement correspond a la force de poussée que devra produire l'hélice. Cette résistance est composée de forces provenant de plusieurs phénomènes que l'on distingue dans l'étude mais dont les interactions sont intimement mêlées.

Les résultats des calculs ou des mesures sont le plus souvent donnés sous forme de coefficients hydrodynamique Ch, mettant en rapport la résistance hydrodynamique Rh, et le poids du volume d'eau déplacé. La formule exacte est : Ch=Rh/déplacement.

Nous supposerons que l'environnement est calme (ni houle, ni courant, ni vent), à l'étude de la résistance à la marche coque nue en la  décomposant en deux parties : résistance visqueuse et résistance à la vague.

            1/- la résistance visqueuse(Rv), dont le cofficient de résistance visqueuse(Cv) est lié au nombre de Reynolds(Re) et à la rugosité(K) relative à la longueur de la coque(L)

o    Rv= Cv  x  (Re . K/L)

Si l'objet évolue pres de la surface,  la résistance visqueuse ou traînée sera accompagnée d'une resistance due à la formation de vagues en surface.

                  2 /- la résistance de vagues(Rw), dont le coefficient de résistance à la vague(Cw) est lié au nombre de Froude(Fr)

o    Rw= Cw x (Fr)

o    Cw =Rw/(1/2)r.s.v² ( avec r la masse volumique de l'eau, S la surface mouillée, et  V la vitesse).

 à Au total le coefficient de résistance hydrodynamique, de formule Ch=Rh/déplacement, pour une coque évoluant près de la surface, est donc défini comme:

·         Rv= Cv x (Re . K/L)

·         Rw= Cw x (Fr)

·         Ch=  Cw.(Fr) + Cv.(Re.K/L)

  Cette notion a été expliquée ici grâce à un article qui lui était lié sur cette adresse :

http://www.mecaflux.com/hydrodynamique_navale.htm

 Nous n'avons ic que reformulé certaines choses, l'essentiel ayant été conservé.

            Le maître-couple

            C’est la surface de projection du bateau, sur un plan perpendiculaire à son axe de déplacement. Plus la surface du maître-couple est importante, plus la résistance à l'avancement croît (le diamètre ou la section du tube imaginaire, à l'intérieur duquel glisse le bateau, est plus grand).

            La résistance de l’eau sur un corps - ici une coque de bateau -

R = 1/2 C_x d S V².

1/2 d V² représente la pression statique ou l'énergie requise pour qu'une particule de fluide reste "accrochée" au corps.

Pour réduire la résistance que l'eau oppose au déplacement de son corps, le bateau doit diminuer au maximum Cx et S .

            Ces deux dernières notions ont été « détournées » d’un site qui les explique par rapport à un nageur. Le principe étant le même, nous avons ré-employé ces notions en les adaptant aux bateaux.

à http://www.staps.uhp-nancy.fr/foad_natation/physique.htm

Notre TPE porte sur la vitesse des bateaux à voile et les moyens de dépasser les limites de cette dernière, grâce notamment aux hydrofoils.

La problématique est la suivante: en quoi les nouveautés technologiques ont-elles permis de repousser les limites de la vitesse en mer?

 Le plan se divise de cette façon:

Introduction

I- Contraintes et principes s'appliquant aux bateaux à voile

-principes physiques

-contraintes (vagues, vent...)

II- L'hydroptère, un trimaran qui repousse les limites de la vitesse

-paramètres (voile, carrénage, tirant d'eau...) destinés à gagner de la vitesse

-les foils, une innovation technique

-illustration: maquette

 --> Nous proposerons plusieurs expériences pour expliquer certains principes, notamment une expérience sur la cavitation, et une maquette qui illustrera la position et concrétisera les plans porteurs des bateaux à voile.

 --> Des photos seront également publiées dans les articles si nécessaire, afin de proposer une explication plus complète ou moins abstraite dans certains cas. 

Les hommes naviguent depuis toujours sur les mers et océans au moyen de bateau à voile. Un bateau volant, le plus beau des rêves pour ces marins et c’est pourtant par le plus grand des hasards qu’il serait né. Année 1861, sur le Grand Surrey Canal, au sud de Londres, Thomas Moy fixe deux ailes sous la coque d’un bateau pour en étudier les remous et ainsi améliorer l’aérodynamisme de sa future machine volante. Suite à une prise de vitesse la coque sortit de l’eau.

En 1869 qu’un mécanicien parisien reprend la suite des travaux de Moy. Emmanuel Farcot dépose en Angleterre un brevet d’un bateau dont la coque est hérissée d’une série d’ailerons, comme des ailes, destinés à faire déjauger le bateau, c’est-à-dire réduire les frottements en diminuant la surface mouillée. William E. Meachan teste, à Chicago en 1897, une coque à 5 « foils » nos « plans porteurs ». Cette même année Charles de Lambert fait décoller son bateau glisseur de la surface de l’eau lancé à 9 nœuds.

En 1905, Enrico Forlanini, un ingénieur milanais, construit une coque à foils lors de ses travaux sur les hydravions.

Deux ans plus tard, deux autres Italiens, A.Crocco et O. Ricaldoni, font décoller un bateau de 8m reposant sur trois foils. Cette même année, aux Etats-Unis, les frères Wright font eux aussi décoller un catamaran doté d’ailes.

Mais ces foilers ne volaient pas sous la seule impulsion du vent, il faudra attendre les années 50, pour que Gordon Baker lance un programme de recherche sur les foils financé par l’US Navy. C’est en 1955 qu’il équipe de foils un cat-boat de 4m30, qui décolle dès 15 nœuds. C’est ainsi que né le Monitor (voir photo ci-contre), un bateau de 8m de long et 1m50 de large, avec des foils à échelons, qui sera le véritable premier bateau à foils à voler sous la seule influence du vent, il atteindra même 26 nœuds.

 Après de nombreux autres hydrofoils créés par de multiples passionnés, comme Claude Tisserand avec ses différents modèles de Véliplanes, Jean Garnault (à La Rochelle il fait s’envoler un bateau avec une coque de Tornado) ou encore Eric Tabarly avec le Paul Ricard, que finalement le rêve de ses trois siècles de recherches se réalisa avec l’Hydroptère d’Alain Thebault.