MacQuarie Speed Sailing Team

Le « Macquarie Speed Sailing Team » poursuit le projet du « Yellow Pages Endeavour » qui a détenu le record absolu de vitesse à la voile de 1993 à 2004 avec 46.52 noeuds sur 500m, battu par Finian Maynard en planche à voile.

Mais leur record tient toujours en classe C (de ~22 à 28 m2 de voilure), alors qu’en classe D (plus de 28m2) où ils avaient établi 41.66 noeuds « seulement », ils ont été battus en 1997 par « Techniques Avancées ».

Fin 2005, la voile s’est rompue alors qu’il naviguait à 47 noeuds !

McQuarie crash

En 2006 les conditions météo n’ont pas permis de tenter de battre le record de Finian Maynard : ils n’ont atteint « que » 45 noeuds (avec une pointe à 48.4) car le vent n’a pas dépassé 20 noeuds. C’est plus de 2x la vitesse du vent tout de même …

 

Mais attention à eux cette année : avec leur expérience et un nouveau site permettant de tenter le record plus souvent, les Australiens pourraient bien reprendre le flambeau de la haute vitesse à la voile. Continuer à lire … « MacQuarie Speed Sailing Team »

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SailRocket

SailRocket est un prétendant anglais au record de vitesse à la voile.

Leur engin est un « asymétrique », reconnaissable à sa voile inclinée

Le DailySail vient d’annoncer dans cet article que l’équipe de SailRocket s’installe en Namibie et bénéficie de nouveaux sponsors. Apparement ils ont aussi modifié la partie mouillée de leur engin. Prochaine tentative de record en vue ?


Sur la photo ci-dessus, outre deux membres de l’équipe souriants, on voit leur engin asymétrique et on distingue des foils qui semblent placés trop près de la surface. Il doit d’agir de plans permettant le décollage de l’engin, alors que les foils haute vitesse sont probablement invisibles dans le sable.

Cette configuration est différente de celle présentée sur cette page de leur site, ou en cliquant sur la dérive on apprend qu’il s’agit d’un plan incliné d’environ 30° par rapport à la verticale, et d’autre part sur la page de leur site consacrée à la recherche, on trouve une simulation de foil travaillant en cavitation :

La Cavitation

Bulles

La cavitation est un phénomène hydrodynamique découvert en 1917 seulement, qui peut apparaitre dès qu’un objet solide se déplace à plus de 15 noeuds dans l’eau. Il est surtout connu dans le domaine des hélices et des aubes de turbine, mais dans un précédent article on a vu que la cavitation empêche aussi des profils hydrodynamiques comme des foils, des quilles ou des gouvernails de fonctionner correctement aux alentours de 50 noeuds et au delà.


bulles de cavitation aux extrémités d’une hélice

Destruction

La cavitation a également un effet destructeur : les pièces solides en mouvement rapide dans l’eau sont gravement dégradées par un effet assez incompréhensible de prime abord. Comment comprendre qu’une hélice en acier puisse être rongée en quelques heures par des bulles de vapeur froide ?

Hélice dégradée par la cavitation
Hélice dégradée par la cavitation

Comme on l’a vu, les bulles se créent dans les dépressions car l’eau est incompressible. Mais les bulles implosent ensuite de façon très brutale dès qu’elles se retrouvent dans une zone où la pression est plus élevée, créant une onde de choc suffisamment forte pour désagréger localement la matière!

Mur du son !

Dans un précédent article , un parallèle a été fait entre le mur du son et la cavitation, ce qui peut sembler un peu audacieux. Cette idée est cependant renforcée dans cette page qui indique que la vitesse du son dans de l’eau contenant entre 10% et 90% de gaz est de 25 m/s environ, soit … 50 noeuds!

Comment éviter la cavitation ?

Tout comme les avions supersoniques ont des ailes différentes des avions lents, les engins destinés à dépasser 50 noeuds dans l’eau doivent être conçus différemment. Le site de l’entreprise Supramar AG (suisse… encore …) propose quelques pistes :

  1. les bords d’attaque des profils doivent être vifs pour « séparer le flux » sans créer de vaste dépression (voir exemples de profils « SEABUS » de Supramar)
  2. on peut injecter de l’air à certains endroits du profil pour permettre à la dépression de se créer sans les inconvénients liés à la cavitation « naturelle ».

Ces concepts sont proches de ceux de la supercavitation qui permet à des torpilles russes propulsées par fusée d’atteindre 100 m/s (200 noeuds, ~400 km/h ) sous l’eau !

 

 

L’engin à voile le plus rapide sur l’eau

.. est une planche à voile ! (standard ?)

En avril 2005, Le Mistral a propulsé Finian Maynard (117 kg, ça aide dans ce sport 😉 ) à 48.7 noeuds sur 500 m sur un canal aux Saintes Maries de la Mer lors de l’événement annuel « Masters Of Speed« .

Observez bien cette video :

  1. Le vent réel arrive au largue, la voile est bordée pour le près bon plein à cause du vent apparent.
  2. Maynard suit soigneusement le bord au vent du canal pour bénéficier de l’eau la plus calme.
  3. Lorsqu’il sort de l’eau, il est content. Mais surtout on voit que sa planche n’a rien de spécial en apparence. Il serait cependant intéressant de savoir si l’aileron a été spécialement étudié pour ces vitesses.

Le record n’a pas été battu ces 2 dernières années, peut-être par manque des conditions idéales de vent. Le prochain objectif de Maynard et ses amis est évidemment de franchir le « mur des 50 noeuds » sur ce canal, mais l’Hydroptère n’en est pas loin non plus, et sur mer.

Le mur des 50 noeuds

Pourquoi est-il si difficile d’aller vite dans l’eau ? Les avions ont passé le mur du son il y a 60 ans, mais la plupart des bateaux, du contre-torpilleur Le Terrible (45 noeuds en 1935 , le record tient toujours!) à la planche à voile (48.7 noeuds en 2005) n’arrivent pas à franchir 90 km/h. Et sous l’eau, les sous-marins nucléaires modernes plafonnent à 35 noeuds (66 km/h) , leur vitesse de croisière étant plutôt de 20 noeuds (37 km/h).

Le record de vitesse absolu sur l’eau est de 317 noeuds (587 km/h!) , mais « Spirit of Australia » est propulsé par un réacteur d’avion et n’a aucune pièce dans l’eau: il glisse à la surface. Avec simplement une hélice dans l’eau, le record est « seulement » de la moitié : 322 km/h

Pour expliquer la difficulté d’aller vite dans l’eau, j’ai dessiné un profil de foil « pédagogique* » avec SolidWorks et simulé un écoulement d’air et d’eau autour du profil avec FloWorks, le tout en 1h seulement. Continuer à lire … « Le mur des 50 noeuds »

Vitesse des animaux marins

Dans ce commentaire, Eric me signalait que l’espadon et son cousin le poisson voilier dépassaient 100 km/h, soit près de 60 noeuds. Les premières vérifications, notamment sur la wikipedia en français confirmant ceci, je me suis lancé dans une réponse audacieuse, mentionnant entre autre que ce animaux avaient peut-être trouvé moyen de tirer parti de la cavitation.

le poisson le plus rapide (?)

Mais en poursuivant les recherches, je suis tombé sur cette page très complète sur le sujet (attention, cette page indique les vitesses en mph, donc en miles « terrestres » par heure, pas en kts, noeuds nautiques… »), qui indique que:

  1. le « Bluefin Tuna » (thon à nageoire bleue ?) que des récits de pêcheurs (marseillais ?) propulsaient à 56.8 noeuds n’ont été mesurés « qu’à » 37.7 noeuds pendant 20 secondes, ce qui est déjà spectaculaire
  2. le « Yellowfin Tuna » et le « Wahoo » ont atteint 40.27 and 41.6 noeuds respecivement
  3. la vitesse de 60 mph (et non kts !) soit 52.13 kts mentionnée pour l’espadon serait le résultat d’un calcul théorique fait par Sir James Gray, basé sur la puissance nécessaire mais ne tenant pas compte de l’hydrodynamique. Aucune mesure n’est réellement disponible sur la vitesse de l’espadon.
  4. Un « sailfish » (poisson voilier) mécontent a effectivement déroulé 100 yards de la ligne à laquelle il avait mordu en 3 secondes, ce qui correspond à une vitesse de 59 noeuds ! Mais il l’a fait en sautant, pas vraiment en nageant, donc c’est un résultat à considérer avec prudence.

Il n’est donc pas encore vraiment certain que des animaux soient capables de franchir le « mur des 50 noeuds », du moins en nageant, car certaines crevettes y arrivent avec leur pinces, pour faire du bruit et éventuellement assommer une proie avec l’onde de choc (voir ici)

Hydrofoils à propulsion humaine

Petite digression en dehors de la voile pour illustrer la réduction de la trainée par des foils:

En 1991, le « Decavitator » du MIT propulsé par les cuisses de Mark Drela a atteint 18.5 noeuds (~34 km/h), soit environ le double du skiff propulsé par les bras et les jambes de Marcel Haeker, recordman en aviron.

Le Cetan II de l’Uni d’Illinois à Urbana-Champaign vise 20 noeuds en superposant un grand foil « basse vitesse » destiné à aider au décollage, relayé par un foil « haute vitesse » plus profond.