Je reprends enfin mes cogitations après une très longue interruption…
J’ai 2 chantiers en parallèle :
- la construction d’un nouveau MM ;
- la réalisation de gréements et de voiles pour ces chers petits.
Ce qui me tracasse le plus, c’est la fabrication des voiles. J’ai essayé d’y voir un peu plus clair en me documentant un peu ; je vais essayer de faire le point sur ce que j’ai appris par-ci par là (et sur ce que j’ai cru comprendre…). A ce propos, n’hésitez pas à me contredire si je fais fausse route !
Tout d’abord, j’ai essayé de retrouver quelques notions d’aérodynamisme appliquées à la voile. Il y a beaucoup de documentation sur les profils d’ailes d’avion mais peu pour les voiles. J’ai cependant trouvé quelques petites choses qui pourront être utiles pour dessiner mes voiles.
1 - Les forces qui agissent sur une voile.
Lorsque le vent arrive sur une voile, il va y développer des forces en tous les points de la voile ; il s’agira de forces de pression sur la partie concave de la vole (l’intrados) et de forces d’aspiration sur la partie convexe (l’extrados).
La résultante de toutes ces forces est appelée force aérodynamique ou force vélique (FV). On peut considérer qu’elle s'exerce sur le centre géométrique de la voile (le centre de voilure Cv), perpendiculairement à la corde du profil
Cette force vélique FV peut être décomposée en d’autres forces. Il y a deux façons de décomposer FV selon ce que l’on prend comme référence, l’axe du voilier ou la direction du vent qui frappe la voile.
1.1 - Si on prend pour référence l’axe du voilier, FV se décompose en une force de dérive Fd (perpendiculaire au bateau) et une force propulsive Fp (parallèle à l’axe du bateau).
Fp est la force qui propulse le voilier, elle s'oppose au frottement de l'eau contre la coque ainsi qu'à la force des vagues (c’est elle qui nous intéresse) ;
Fd est la force qui tend à faire dériver (et gîter) le voilier (c’est pour éviter cette dérive que sous la coque est placé un plan anti-dérive,
La direction du vent fait, avec la corde de la voile, un angle i appelé angle d'incidence. Selon l’allure à laquelle navigue le voilier, cet angle varie. Lorsque l’angle va passer de 0 à 90°, la direction de FV par rapport à la voile va rester pratiquement inchangée (perpendiculaire à a corde) tandis que son intensité va changer. Ainsi :
- pour un angle d'incidence nul, il n’y a bien évidemment pas de force vélique. Dans ce cas, la voile flotte au vent comme un drapeau, elle est dite "en ralingue".
- pour un angle de 10 à 12°, la voile commence à être gonflée par le vent et FV apparaît.
- pour un angle i compris entre 22 à 23°, FV est à son maximum
- si on continue d’augmenter l’angle i, FV diminue jusqu'à i = 90°, quand la voile est perpendiculaire au vent (plein vent arrière).
D’après ce que je viens de dire, on devrait donc aller moins vite au vent arrière qu’au près… mais il faut tenir compte des composantes Fd et Fp. Lorsqu’on abat et que l’on passe à des allures plus arrivées (entre le largue et le vent arrière), Fp va augmenter et Fd va diminuer. Cette augmentation de la force propulsive compensera largement la diminution de FV (et comme Fd diminue, le voilier gîtera de moins en moins). Il est donc normal d’aller plus vite au portant qu’au près.
1.2 - Si, à présent, on prend comme référence la direction du vent, il y a une deuxième façon de décomposer FV :
Fv se décompose en deux autres forces : une appelée
portance (P) et l’autre
traînée (T).
Pour bien saisir ce que sont traînée et portance, voir la page :
http://www.parapenteconfluence.be/aerodyn.htm
L'existence de la traînée est due au frottement provoqué par l'écoulement de l'air sur la voile.
Portance et traînée augmentent toutes les deux avec la force vélique. Au près, la traînée s’oppose à la marche du voilier et est donc néfaste. Aux allures portantes, la traînée est dans le même sens que la marche du bateau et est plutôt bénéfique.
On peut mesurer portance et traînée pour différents angles d’incidence ; ces mesures, reportées sur un graphique tracent ce qu’on appelle la polaire de la voile : portance et traînée y sont données en fonction de l’angle d’incidence (entre 0 et 90°) :
On voit ici que c’est pour un angle d’incidence de 15° que le rendement de cette voile est optimal. Dès que l’on dépassera cet angle, la portance diminuera alors que la traînée ne cessera d’augmenter.
A suivre...
