Octobre   2003 : un peu de théorie :

 Force antidérive d’un voilier

La force antidérive d’un voilier est la somme des forces antidérive produites par ses éléments immergés :

 Chacun de ces éléments, de surface latérale S, en mouvement à la vitesse V, suivant une incidence i, produit une force F, telle que :

                                                              F = f  [  S,( V sin i)2 ]                    (Bernouilli)

Lorsque la section est symétrique (cas général en hydrodynamique), l’incidence est l’angle entre, le plan médian vertical de l’élément immergé, et la direction du mouvement.

La force F peut être décomposée en deux forces perpendiculaires :

La somme des portances constitue la force antidérive.

Conclusion  :  La force antidérive varie comme le carré du sinus de l’incidence. Les angles, dans l’application considérée, étant faibles, on peut dire :

 

La force antidérive varie comme le carré de l’incidence P = f ( i2 )

 

Comparaison et répartition des forces antidérive d’un voilier classique et d’un voilier AOC

 

Les expérimentations ont été réalisées sur un voilier habitable de 8,60 m, naviguant au près, et équipé, tantôt en version voilier classique, tantôt en version voilier AOC.

Les chiffres ne sont pas ceux des valeurs réelles des portances, mais seulement des « indices » qui leur sont proportionnels ; ce qui suffit pour comparer.

 

1)        Version voilier classique

 

La surface de carène est corrigée pour tenir compte de la présence de bouchain vif (coef 1,1), et de la faiblesse de l’allongement (coef 0,33).

L’incidence est la même pour tous les éléments : 6°, c’est la dérive résiduelle.

La vitesse observée est de 5 N.

 

 

Surface m2   

  Bouchain  

 Allongement

 i

S.1,1.Ca.i 2

%

Carène

1,8

 x 1,1 =  2

0,003

6°

0,22

7  %

Dérive

1

-

0,055

6°

1,98

62  %

Safran

0,5

-

0,055

6°

0,99

31  %

Total

3,3

 

 

  

3,19

100  %

  

2)         Version voilier AOC.

 

La dérive résiduelle est nulle ( i = 0 pour la carène, qui ne fournit aucune force antidérive ).

La vitesse observée est de 6 N, résultat d’une traînée moindre. Pour en tenir compte dans la comparaison, la donnée de base doit être multipliée par le rapport  (6 / 5)2  =  1,44.

 

 

  Surface  m2    

 1,44

i  

Allongement.

S.1,44.Ca.i2

%

Carène  

1,8

    -

0°

 

0

0  %

Aileron AOC

0,25

 0,36

10°

0,055

1,98

51  %

Safran

0,5

 0,72

7°

0,055

1,94

49  %

Total

2,55

  

 

 

3,92

100  %

 

On constate que la portance en version AOC est légèrement supérieure, il y a donc une dérive résiduelle négative.

 

 Comparaison des forces de traînée

 

Les forces de traînée s’exercent principalement  ( à plus de 90% ) sur la carène. Celles des autres éléments, dans la mesure où ils sont correctement conçus et réalisés, peuvent être négligées. En particulier nous ne tiendrons pas pour déterminant le fait de remplacer la quille ou la dérive du voilier classique par l’ailerons quatre fois plus petit du voilier AOC.

 

Il suffit donc de comparer le comportement de la carène dans le cas du voilier classique et dans le cas du voilier AOC. L’essentiel de la différence tient au fait que le voilier classique au près navigue avec une dérive résiduelle de 6° environ, alors que le voilier AOC navigue avec une dérive résiduelle nulle.

 

Selon des essais en bassin de carène, une marche en travers de 5° provoque un freinage correspondant à une augmentation de 50 % de la traînée.