Question/réponse-6 : Part des écrêteurs dans le résultat de l’Hydroptère ? par Fred de Lo

A mon tour d’utiliser le format Question/réponse (QR1QR2QR3QR4QR5).

Et oui, une question me taraude depuis un petit moment :

Quelle est la part du système d’absorption des efforts de la jambe de force de l’Hydroptère dans ses résultats ?

Ecrêteur hydroptère position foil relevé, Lorient – photo FM 01-2002

Pourquoi ces questions ?

 

Ce qui m’amène à me poser ces questions peut se résumer ainsi : pendant des années, l’hydroptère avançait vite mais sans toutefois arriver au niveau des vitesses actuellement atteintes. Quel(s) élément(s) a(ont) permis ce bond en avant ? Les améliorations successives, la connaissance du vol, les écrêteurs, les nouveaux foils, la combinaison de ces éléments ? Il est certain qu’il a fallu la combinaison de ces éléments pour arriver aux derniers résultats obtenus (4 sept 2009 51.36 nds sur 500m et 8 nov 50.17 nds sur 1 mille). Chaque paramètre à sa part dans cette progression. Mais comme pour un Tétris (!), les briques sont de taillent différentes ? Les écrêteurs représentent-ils une bonne grosse brique qui a permis à l’Hydroptère de s’élever plus rapidement vers la réussite ? Cette question fait aussi suite à mes discussions avec Daniel Charles (voir entre autre Foilers Hydrofoils…).

Pour essayer d’y voir plus clair

La casse

Bien entendu, pendant des années, l’Hydroptère était victime de casses mais ce n’est pas cela qui limitait sa  vitesse. On peut me rétorquer que cela nuisait à la mise au point donc aux performances…

Le pilotage

Le pilotage est, je pense, maîtrisé depuis un moment. Même si dans ce domaine comme dans d’autres, on apprend tous les jours !

L’évolution de la bête

Depuis le début ou presque, la structure est presque inchangée.

Le gréement

Même si il a été amélioré (voir les très belles dernières voiles Incidence), il n’est pas « up to date ». C’est d’ailleurs, sauf erreur de ma part, avec le mât de rechange qu’il a battu les derniers records (très grande taille, prévu pour la haute mer).

Embarquement des mâts sur le Kochnev (départ pour le sud), voir différence de longueur – photo FM 04-2009

Les bras

Ils ont été de multiples fois changés. Ils restent, malgré la mise en place de carénages et toiles, aérodynamiquement moins performants que pourrait être un bras « ovoïde » ou en forme d’aile.

Bras cassés de l’Hydroptère, La Trinité/mer– Photo FM 08-2004
Bras arrière entoilés, Lorient – photo FM 07-2008

La coque centrale

Elle n’a pas évolué, au grand dam du team de l’Hydroptère.

Coque centrale Hydroptère, baptême Saint Nazaire – photo FM 07-2001

Les flotteurs

Ils ont été modifiés par deux fois, d’abord « assez long », ensuite raccourcis (et depuis récupérés pour le projet de trimaran solaire « Solar odyssey« ) et enfin changés pour une version à redans. Mais les flotteurs, comme la coque centrale et les bras, ne touchent pas l’eau à grande vitesse!

Les flotteurs à l’origine, BSM Lorient – photo FM 05-1995
Flotteurs après un peu de chirurgie, Paris – photo FM 12-1998
Résidus de chirurgie, La Trinité/mer – photo FM 08-2004

 

Flotteurs à redans de l’Hydroptère, La Trinité/mer – photo FM 11-2006

 

 

 

Anciens flotteurs de l'Hydroptère sur le tri "Solar Odyssey", Lorient - photo FM 04-2010

Les foils

Les foils ont été plusieurs fois changés et ont été réétudiés par l’EPFL. Il est indéniable que le travail réalisé  par les élèves ingénieurs Suisse compte pour beaucoup dans les vitesses obtenues. Reste à savoir quelle part représente ce travail dans l’évolution de la vitesse.

Un des jeux de foils cassé, La trinité Sur Mer – photo JF daron 10-2001

 

La mise en place des écrêteurs sur les contre-fiches

Avant leur mise en place, les foils transmettaient directement aux bras les efforts liés aux différences de portance (différence d’enfoncement, d’incidence…), via la jambe de force. Ce qui est sûrement l’origine d’une partie des casses connues avant la mise en place de ces « ressorts ». Mais, les écrêteurs fonctionnent-ils en permanence comme des amortisseurs ou seulement, comme cela est noté dans pas mal d’articles, arrivés à une contrainte limite ? Je ne doute pas qu’ils « déclenchent » pour une certaine force, mais cette force est elle atteinte en permanence lors des grandes vitesses ? Certains écrits précisent qu’ils travaillent à une pression de 150 bars, qu’ils sont alimentés en azote et amortissent jusqu’à 32 tonnes de pression. Lorsque j’ai visité l’Hydroptère en 2006, j’ai pu prendre la photo ci-dessous. A l’époque, je n’ai pas fait de « rapport de visite » (je ne contribuais pas à « Foilers ») et c’est bien dommage ! La courbe du haut représente la vitesse (très belle accélération de 15 à 43 noeuds en 11 secondes). Les courbes disposées en bas correspondent, peut être, à la pression dans les écrêteurs. Mais je n’irai pas mettre « mes winglets à couper ». Je peux me tromper, il s’agissait, peut être, des efforts mesurés sur des jauges de contraintes… Dommage de ne pas en être certain (c’est l’âge, mon pauvre monsieur), car si c’est bien l’évolution de la pression dans les écrêteurs, cela vérifierait assez bien le fait qu’il « régulent » en permanence.

Vue d’une des pages du logiciel embarqué, en haut vitesse, en bas… ? - photo FM 01-2002

C’est, pour moi, une sorte de régulation qui ne fonctionne pas sur l’incidence ou la portance comme ceux que j’ai pu décrire dans mes articles « Historique des systèmes mécaniques de régulation 1/3« , mais sur les efforts encaissés. Cette régulation/amortissement, qui doit légèrement jouer sur l’inclinaison des foils, permet-elle seulement de limiter les efforts sur la structure ? D’ailleurs, depuis la mise en place des écrêteurs, l’hydroptère n’a pas cassé (hormis lors de son chavirage). Ou bien son action a t’elle aussi une influence bénéfique sur l’écoulement sur les foils ?

« Conclusion »

J’en reviens donc à ma  question (après en avoir posé beaucoup d’autres !) :

Quelle est la part du système d’absorption des efforts de la jambe de force de l’Hydroptère sur ses résultats ? Enorme part, détail ?

Pour moi, les écrêteurs sont prépondérants dans les résultats de l’Hydroptère. Mais est-ce seulement au niveau des efforts…?

Qu’en pensez-vous !

Publicités

La « French Moth Connection » à Lorient

Comme annoncé dans le « Ptites News 10 », la « FMC » était présente le week-end du 10 et 11 juillet à Lorient dans le cadre de l’escale du Tour de France à la Voile. Six Moth et un RS 600 à foils ont fait le spectacle dans la rade. Moi aussi d’ailleurs, mais de moins belle façon !

La démo des pro.

A 14h00, comme convenu, les « alchimistes » sont à Kernevel, prêts à transformer la vitesse en portance, les voiliers en avion. A la demande de Nicolas Bessec, les organisateurs du TFV ont mis un Zodiac à la disposition de l’IMCA france. Cet outil va permettre d’assurer la sécurité de l’opération et d’organiser des rotations de pilotes.

JB au rappel sur son Blade, le vent se fait attendre – photo F Monsonnec 07-2010

Damien fait une pause - photo F Monsonnec 07-2010

Le vent étant peu établi et irrégulier, le début de l’après midi est difficilement « foilable ». Cela laisse du temps aux acrobates pour régler leurs montures ou bricoler.

Bricolage sur le RS600, vive la tige de rivet – photo F Monsonnec 07-2010

Un parcours entre plusieurs bouées était prévu devant la Base Sous Marine, mais la direction et la force du vent ne permettant pas ce type de rotations, l’équipe se rabat vers l’entrée de la rade et descend, lorsque c’est possible, vers la BSM. Cette sortie est pour moi l’occasion de discuter foils, de prendre des photos et vidéos et enfin de peut être essayer un Moth ! Question vidéos, j’ai une nouvelle fois testé ma petite « Hero Go Pro ». Pour les images de « l’extérieur », sans zoom, il vaut mieux se rapprocher du sujet ! Nicolas a bien voulu s’équiper du « bébé » en version frontale, mais pour obtenir des images de « l’intérieur », il aurait été préférable de fixer la caméra sur une barre montée à l’avant ou à l’arrière du bateau….

De l’extérieur !

De l’intérieur !

Le RS 600 de Nicolas M. en vol – photo F Monsonnec 07-2010

En milieu d’après midi, le thermique s’installe et les Moth peuvent enfin montrer leurs dessous aux plaisanciers et badauds. Le tableau est presque idyllique ! Malheureusement un décollage un peu trop haut, suivi d’une chute et d’un grand « crac » va mettre fin à la journée de Fred et de son Axeman 7. Nous l’escortons vers la plage : foil principal fendu au ras de la coque. Ca sent le carbone et la résine…

Laurent dans ses œuvres – photo F Monsonnec 07-2010

Fred retourne à la plage foil fendu au ras de la coque – photo F Monsonnec 07-2010

Je me jette à l’eau…

En milieu d’après midi, Yann me demande si je ne veux pas essayer un bateau. Justement Nicolas fait une pause sur la plage. C’est vraiment super sympa, mais je suis un peu étonné que l’on me propose d’essayer le Moth de Nicolas. La bête, au doux nom de Katana, est un proto spécialement réalisé pour lui, et sa coque a un très faible volume (enfin si on peu parler de volume sur un Moth !).

Le président Bessec au taquet sur son Katana - photo F Monsonnec 07-2010

Après m’être un peu fait prier, j’enfile ma combine et Nicolas va « déposer » son bateau, du côté de Port Louis, dans une zone moins fréquentée. En très bon pédagogue, Nicolas me fait un cours :

  • après avoir redressé la bête, on s’occupe en tout premier lieu de l’équilibre,
  • dans un second temps, on gère l’écoute qui permet de maintenir l’équilibre en plus du déplacement du pilote,
  • enfin, on s’occupe de la barre en dernier.

Simple, j’ai déjà entendu le refrain dans l’après midi et assisté à de nombreux ressalages. Cela me parait limpide, cohérent (et ça l’est d’ailleurs !). Reste qu’il faut oublier les bonnes vieilles (mauvaises) habitudes, découvrir le bateau, le sentir, le comprendre, intégrer ses erreurs. Bref, un apprentissage. Je suis, je dois l’avouer, bien bien ridicule. Je passe le plus clair du temps à patauger, à faire un tour dans un sens, puis dans l’autre… Point positif, je fais beaucoup rire la gente féminine sur le Zodiac accompagnateur. Claire, qui maîtrise de plus en plus la bête, rigole franchement après avoir un peu souffert sur un bateau trop lourd pour elle.

Claire & Yann ont échangé leur monture - photo F Monsonnec 07-2010

Après, pfff, je n’ose pas estimer le temps que je viens de passer à barboter, Nicolas se remet à l’eau pour une démonstration commentée. Il m’explique ce qu’il fait, nous le suivions au vent avec le Zod. Je ne mentais pas lorsque je vous disais que les Mothistes aiment partager leur savoir faire (voir Des Papillons à Quiberon). Mais bon, difficile de décrotter un indécrottable. Malgré les explications simples de Nicolas, je « réussi à faire un peu avancer le canot » mais pas à décoller. En plus de faire rire les accompagnateurs, je prends le temps de faire ma « Valérie Damidot » en décorant le bateau de Nicolas en tombant dans chaque prairie d’algues.

Bon, voila j’arrive à la partie « excuses », pour tenter d’expliquer ce résultat peu glorieux et surtout pour ne pas faire reculer ceux qui sont tentés par le Moth :

  • je suis fatigué (rhume) et pas de la première jeunesse,
  • j’ai deux disques lombaires écrasés, ce qui diminue fortement ma souplesse et mon agilité…

Après une nouvelle période « algueuse » je jette l’éponge. Nicolas me dit alors quelque chose assez proche de : « On aurait du te prêter un Bladerider. C’est vrai que quand j’ai essayé mon Katana je me suis demandé si j’allais y arriver. Et pourtant, je naviguais déjà depuis plusieurs années en Moth…. » « Tu veux essayer un Blade ? ». Et bien, mon esprit oui, mais mon genou qui a embrassé d’un peu trop près du carbone, non (j’espère d’ailleurs ne pas avoir marqué le bateau de Nicolas) !

Damien se la joue tranquille – photo F Monsonnec 07-2010

Une fois les bateaux du TVF rentrés, les Moth continues à faire le show. Et même si le vent perd en force, les pilotes ont bien du mal à poser leurs engins sur la piste. Vers 20h00, tout le monde réussi enfin à atterrir sur le sable de Kernevel. Après démontage et mise à l’abri des bateaux, nous nous dirigeons vers le « Tour du monde » pour des moules frites bien méritées. Une fois refroidi, mon genou ne veut plus se plier et j’entrevois déjà la réalisation d’un moule pour fabriquer une rotule en carbone… Rien de grave, je suis habitué aux sorties éprouvantes, à monter et démonter mon bateau et à récupérer les pièces cassées ! Une journée où je ne reviens pas « défoncé », ce n’est pas une bonne journée de voile… !

Nicolas B. en vol – photo F Monsonnec 07-2010

Dimanche

Je n’ai malheureusement pas pu assister à cette seconde journée, qui a permis aux bateaux de descendre vers le village du TVF. Le public a donc pu admirer la maestria des « fous volants ». Les bateaux on fait une belle démo. au ras des pontons de la BSM. Leurs évolutions étant même commentées en direct par le présentateur du TFV ! Les visiteurs étaient, d’après Nicolas, très interloqués et les organisateurs ravis ! Le contrat est donc bien rempli.

Yann devant la BSM - photo Eve Bougault 07- 2010

Conclusion

J’espère trouver une occasion de refaire un essai et de ne pas rester sur cet échec…

Et vous, vous n’êtes toujours pas tentés par un engin esthétique, technique, facilement transportable, rapide, où l’ambiance de classe est au top, les sensations au rendez-vous…. ?

L’équipe sera les 24 et 25 juillet à Saint Malo…

Laurent apprécie le Moth de Jean Baptiste – photo F Monsonnec 07-2010

Remerciements

  • Nicolas Bessec
  • Yann Andrillon
  • Claire Gavigniaux
  • Damien Le Houérou
  • Fred Poizivara
  • Jean Baptiste Robert et son amie
  • Nicolas Marc « Nounou »
  • Laurent Arnoult

La ventilation : Un peu d’air dans ce monde de fluide !

Cet article n’est pas la présentation d’une nouveauté ni un exposé de mécanique des fluides mais plutôt une simple proposition. On sait tous que dès qu’un foil cavite il perd énormément de sa portance et augmente d’autant sa trainé. NB : cliquez sur l’image (gif animé) et faite retour pour revenir à l’article.

Source : http://www.fluidlab.naoe.t.u-tokyo.ac.jp

Aujourd’hui, ceux qui arrivent à domestiquer la cavitation ne le font qu’à la condition d’une provocation plus que musclée (Shkval) ou d’une expérience millimétrée de laboratoire. Dans la vraie vie les choses sont bien plus instables, comme me le faisait remarquer notre cher docteur : « la variation de vitesse d’un navire est le véritable nœud du problème ». Je vous propose une sorte de pirouette intellectuelle :  Considérons un foil traversant comme ceux de l’Hydroptère qu’on laisserait ventiler et plus encore, dont on provoquerait la ventilation. Ceci permet alors de focaliser la réflexion sur l’intrados de l’aile puisque l’extrados ne fais plus que «coincer la bulle». Par contre il faut trouver une manière de garder une portance correcte, puisque l’aile n’a alors que celle créée par la surpression sur l’intrados. L’avantage de cette galipette est de pouvoir considérer l’aile comme une simple surface planante. Oui mais sur quoi plane t-elle me direz-vous? Sur une surface artificielle, vous répondrai-je. Lorsque le bord d’attaque coupe l’eau, il crée une surface artificielle sur laquelle plane l’aile. Mais cette surface ne réagit pas exactement comme « la surface de l’eau ». Elle est « contrainte » par ce qui l’entoure soit de l’eau et non de l’air. Je m’explique : lorsque vous naviguez vous pouvez facilement vous rendre compte des surpressions grâce à la vague d’étrave.

Modèle de vague sur destroyer - source : http://www.cyberiad.net/

C’est simplement parce que lorsque l’eau est compressée elle se soulève au dessus de la surface comme une feuille de papier posée sur une table qu’on viendrait plier sur elle même.

Schéma « compression de l’eau » - G. Lego 07/2010

La surface artificielle ne peut pas faire ça, donc la pression ne peut pas s’évacuer aussi facilement. Remplacer une aile et son profil très étudié par une simple surface planante c’est des coups à se casser la gueule, dirais un vieux grincheux réactionnaire passé à droite en 1971 après s’être fait plaquer par la belle Monique alors trésorière des jeunesses gauchiste ardéchoise… Pardon je m’égare. Pourtant les grosses têtes de la NASA font bien voler des avions hypersonique par la simple magie de la surpression sur l’intrados de ces ailes volantes. Et la chose semble même être faite pour nous, car ils appellent ça des « waveriders » malgré qu’ils évoluent dans l’air. Mais à ces vitesses l’air devient très dur, presque aussi dur que l’eau à une centaine de Km/h.

Compression de l’air sur un « waveriders » - source : http://www.accrodavion.be

Vue du prototype d'avion hypersonique X-43A de la NASA - source : http://www.accrodavion.be

Des engins qui planent sur l’onde qu’ils se sont eux même créé…Tiens donc !?

Alors quel profil, quel allongement, ou courbure utiliser ? En gros, ça ressemblerait à quoi ? Et bien voici ma proposition :

  • Un profil composé d’un BA tranchant, d’une cambrure en S et un extrados très tendu juste pour minimiser la trainée à basse vitesse.

Profils avec cambrure en S - G. Lego 07/2010
  • Une forme à très forte corde qui favorise au maximum la surpression sur l’intrados et des oreilles pour la garder, un peu comme ça :

Forme à forte corde et avec oreilles - source : http://www.accrodavion.be

Prototype de bombardier très supersonique XB70 - source : http://www.accrodavion.be

Alors que pensez-vous de cette proposition ?

Qui osera faire un essai ?

Photo Guilain Grenier site l’Hydroptère

Mais peut être que certain soit déjà en train de une solution du même type ! Vous vous rappelez du « bec » sur le BA  de l’hydroptère qui avait été rendu plus visible lors de son chavirage ? Notez les ombres sans relief sur la partie basse du foil tribord. Il semblerait que se soit une partie quasiment plate ainsi que ce bord d’attaque tranchant…

Par Gurval LEGO 07/2010

Dessin rajouté le 22/07

Proposition d'application - G Lego 07-2010


« Ptites news » 10

Démo. de Moth à Lorient

Moth 4048 rade de Lorient - photo IMCA France droits réservés

Une partie de l’équipe de l’Association française des Moths (IMCA France), avec à sa tête Nicolas Bessec, sera présente à Lorient les 10 et 11 juillet pour l’étape Lorientaise du Tour de France à la Voile. Je vous ai présenté ces « fous volants » lorsque je les avais rencontrés à Quiberon. A ne pas louper pour les Bretons, les vacanciers ou les accro. qui n’ont pas peur de faire un peu de route. Pour plus d’informations, voir document ci-dessous.

Démo de Moth Lorient TFV 2010

« Air Chair »

Bateau Léman Loisirs à Sciez propose de découvrir le Air chair. Vous avez le choix entre un petit tour de 5 à 8 minutes et un grand tour de 15 minutes…

Dingue ! Du « Air chair » remorqué derrière un aviron :  Eric Maurin et l’Aviron Club Lyon Caluire !

Pour rester dans le domaine du foil remorqué une petite vidéo : HORUE Hydrofoil

Kite

Pour les fans de kite à foil, un nouveau constructeur. C’est en français et en plus il y a un lien vers « Foilers ! », Alors là ! Incontournable !

Comme le titre l’annonce sur ce forum, « Là c’est du lourd » ! Intéressant proto de Kite à foils (voir en milieu de page) …

Divers

Lors du précédent « Ptites news » je vous présentais le livre de Ray Velinga. Je viens de le recevoir, je n’ai pas eu le temps de commencer sa lecture, mais il semble vraiment très très bien…

Est-ce grâce à ses foils qu’ IDEC vient de gagner le tour de l’ile de Wight ? C’est en tout cas un gros +, d’après Francis Joyon…

Avec un peu de retard, Syz and Co était au bol d’or (du 11 au 13 Juin 2010) avec un mat rehaussé. Il a fini 5 ème de sa classe lors de cette édition marquée par une absence de vent.

Et enfin, un projet de cata à foils Suisse (merci MegaVolts pour le rectificatif sur le pays d’origine)…