Régulation électronique, on y arrive !?

3 janvier 2017

La boucle

Certains vont se dire « il tourne en boucle ». Comme une boucle de régulation, je vais une nouvelle fois aborder le sujet de la régulation électronique. Et pourtant, je me suis très longuement étendu sur la question (voir si besoin « Quel futur pour la régulation »).

Et ceci même si à LSA 2016 des passionnés du capteur ont tenté de me faire admettre qu’il n’y aurait pas de différence entre un système de régulation mécanique et électronique. L’idée étant que :

  • dans un cas la mesure est physique et l’information et l’action mécanique,
  • dans l’autre la mesure est optique (ou de position angulaire) et l’information et l’action électrique ou hydraulique.

Au final, il n’y aurait que les méthodes de mesure et d’action qui seraient différentes…

Alors pourquoi je reviens sur le sujet ?

Par ce que le team Gitana travaille sur ce type de régulation suite aux essais réalisés sur son Mod 70 (maintenant Maserati).

Que les nouveaux types de foils en L ou J, de plus en plus présents, sont instables de nature, et pour gagner en performance, et que l’équipage ne peut pas tout gérer et tout le temps.

Que la solution de la régulation électronique est régulièrement proposée dans les commentaires des lecteurs !

Que dans le Voiles et voiliers N°549 de novembre 2016, Paul Fraisse directeur de NKE évoque à propos du pilotage automatique : «… Sous pilote, ce sera difficile d’obtenir un résultat correct sans asservir le foil, ce qui est pour l’instant est interdit par la jauge »…

Que sur le la version web de V&V le sujet est abordé dans un récent article (merci Christian) « Bientôt l’air des maxi multicoques volants ».

Démarré en mai 2016, j’ai patiemment attendu que les choses se précisent pour mettre en place cet article !

Rappel

Depuis l’Ostar 1976, et l’avènement des pilotes électriques (monocoque géant Club Méditerranée), l’électronique prend une part de plus en plus importante dans le pilotage des voiliers et pas seulement en solitaire.

Vous avez un doute sur ce point ? Visionnez ce lien de Voiles et Voilers sur les travaux du team Sodébo sur le pilote auto du trimaran Ultim. Le bateau est lors d’une traversée à 95 à 98% du temps sur pilote auto. Thomas Coville ne prend la barre que par nécessité ou pour se détendre : « je vais m’offrir de temps en temps le plaisir de barrer » !

Après la direction, c’est maintenant le pilotage de la hauteur de vol qui risque d’être sous-traité aux ordinateurs. Il reste le réglage des voiles mais pour combien de temps (Mer Agitée a développé des penons électroniques) ? Cela ne retire en rien le mérite des pilotes, mais pose (pour moi) une question d’éthique que le WSSRC (World Sailing Speed Record Council) avait déjà balayée en 2012 en ouvrant la porte à la régulation électronique quand le team l’Hydroptère a travaillé sur le sujet.

Club Méd 72 m et des pilotes électriques

Club Méd 72 m et des pilotes électriques

Amusant

Lors du tour de Belle-Ile 2015, le Team Gitana (rappel, qui travaille sur la régul. électronique) avait réclamé contre le Team Groupama qui utilisait l’énergie électrique pour régler ses foils. Et pourtant, ce n’était que des vérins électriques pour anguler les foils et non de la régulation. L’AC45 Groupama n’avait pas été classé….

 

Credit Y.Zedda-Groupama

Credit Y.Zedda-Groupama

Physalia, méduse à voile

Physalia, méduse à voile

Vive la voile !

N’oublions pas que la voile c’est l’utilisation par l’humain d’une force naturelle, le vent. Pour moi, le pilotage via l’électronique et l’informatique nous éloigne de la maitrise par l’homme. Est-ce qu’il viendrait à l’idée d’un pilote de planeur ou de char à voile d’être assisté ou remplacé par un pilote automatique (même si des essais sont réalisés sur des drones planeurs, mais ce sont des drones) ?

Le cerveau ou le cœur du bateau : non ce n’est plus vous

Le cerveau ou le cœur du bateau : non ce n’est plus vous

Quelques raisons d’être contre la régulation électronique

Solution de simplicité !

C’est en effet peut être « plus simple » de récupérer les données de capteurs optiques, de les traiter et d’envoyer une information à un vérin que de concevoir un système mécanique !

Il existe pourtant de nombreuses solutions qui ne demanderaient qu’à être améliorées.

En termes de simplicité, c’est aussi celle d’éviter de longues heures d’apprentissage. Il y a quelques années, un passionné de kite et d’électronique avait évoqué sur la toile sont projet de régulation électronique d’un kitefoil : « pour faciliter la prise en main ».

Je ne nie pas que techniquement, il peut-être passionnant, et pas si simple, de mettre au point un tel système de régulation.

 

Fuite en avant

Un pilotage automatique de plus.

Dans le cas qui nous intéresse, il s’agit de foils en L2.0. Foils instables mais qui en contrepartie permettent d’obtenir de bonnes performances. Instabilité qui exige une régulation rapide et fine en termes de réponse. Le choix d’un type de foil, non pilotable humainement en solitaire et sur une longue distance, nous obligerait donc à utiliser une régulation électronique. C’est exactement ce qui est mis en avant dans l’introduction de travaux d’étudiants des Arts et Métiers Paris Tech : « …dans le but d’améliorer encore les performances de ces formules 1 des mers, il nous a été demandé de travailler sur le développement d’un système qui permettrait l’utilisation de foils instables plus performants tout en gardant un vol stable ».

 

Sans contact avec l’élément

C’est un système dématérialisé, sans contact, déconnectée de l’élément.

La régulation mécanique est « basique », même si elle peut être fine, elle dépend ELLE de forces liées à la mer (palpeurs en avant ou trainées) ou au vent (force sur l’écoute comme sur Monitor).

 

Sans l’énergie du vent

La régulation électronique dépend de capteurs qui n’ont rien de naturel. Ils fonctionnent à partir d’une énergie, l’électricité, rarement obtenue à partir du vent ou de la progression du voilier.

Une nouvelle fois, le voilier devient encore plus dépendant d’une énergie extérieure (un bateau à moteur !).

Point défendu par l’ISAF qui insiste, à juste titre, sur le respect des règles 42 & 52 : voir ISAF un peu plus bas.

 

La réussite des mathématiciens

Ce type de régulation, donne les clés de la réussite aux ingénieurs électroniciens, informaticiens… plus aux architectes et coureurs.

Comme le dit Vincent Lauriot-Prévost dans CAL 68 de Mars-Avril 2016 à propos du pilotage des foils pour la Cup (même pas de la régulation électronique) : « Actuellement, la plupart des fonctions est actionnée hydrauliquement … C’est devenu un problème d’ingénieurs électronicien et hydrauliciens…. ».

Mais on peut aussi penser l’inverse. Comme l’expliquait Xavier Labaume dans son commentaire de l’article « Foils en L 2.0 – réflexions » : « … avec un foil asservi par électronique, l’architecte/l’ingénieur conçoit le tout, le constructeur fabrique/assemble, le marin peut modifier les courbes de réponse en temps réel pour par exemple modifier les curseurs risques/performances, hé bien la place des hommes et leurs rôles sont à peu près les même…».

Mais cette place de l’humain n’existerait, pour moi, que temporairement lors de la phase de mise au point de cette technologie. Un outil de ce type n’aurait pas pour vocation d’être modifié ou alors que très rarement. Rapidement, l’objectif sera de matérialiser l’état de la mer, de tenir compte d’un ensemble de paramètres, assiette bateau, vitesse, force du gréement…. de les exploiter dans un outil qui gérera la portance et la finesse à la place de l’homme. L’objectif final étant de gagner en qualité de mesure, analyse, réaction… et de libérer du temps pour d’autres actions. Celles pour lesquelles l’homme doit encore intervenir !

 

« Caractère marin »

On risque d’assister à des abandons pour des problèmes de régulation car l’engin aura perdu une grande partie de son potentiel.

Comme le souligne Yvan Bourgnon dans son livre Gladiateur des mers : « L’aberration est de voir de plus en plus de skippers abandonner une course océanique à cause de la perte d’une simple girouette en tête de mât qui ne donne plus la direction du vent… ».

Il y a quelques semaines je lisais le « coup de gueule » d’un éditorialiste sur la maitrise de la communication qui faisait perdre l’intérêt du suivi des courses. La maitrise des bateaux par l’électronique et/ou les abandons pour cause d’électronique déficiente, risquent de rendre les courses inintéressantes et de diminuer la passion du public. Car le public est majoritairement intéressé par l’aventure, la maitrise des éléments, plus que par la prouesse technologique !

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WSSRC

Le WSSRC est l’instance qui régit les records de vitesse à la voile. Début 2012, les règles de cet organisme ne permettait pas l’utilisation d’une régulation électronique mi 2012 elles ont été modifiées et l’ont été une nouvelle fois et vont, encore plus dans le sens de la possibilité d’utiliser un asservissement électronique.

21. Sailing rules

……

b. Manual operation

Unless categorized as ‘a vessel using powered sailing systems’ (21c), only human power may be used to work the vessel during the attempt, with the following exceptions:

i. Electricity may be used for instrumentation, navigation, communication, automatic steering and for domestic purposes such as lighting, heating, cooking etc. Generators including motors, solar panels, wind or water turbines can be used to provide electric power, together with the appropriate batteries and control gear. Mechanical power may be used for charging batteries, pumping bilges, loading, unloading or transferring ballast, for weighing anchor and for the powered and automatic control of in-water appendages. The operation of engines, motors, pumps or in-water appendages must not provide any element of propulsion.

international-sailing-federation-isaf-logo

ISAF

Deux points de la réglementation ISAF (International Sailing Federation) limitent l’utilisation d’une régulation électronique.

42 Propulsion – 42.1 Règle de base

Sauf quand cela est permis dans la règle 42.3 ou 45, un bateau doit concourir en utilisant seulement le vent et l’eau pour augmenter, maintenir ou diminuer sa vitesse. Son équipage peut ajuster le réglage des voiles et de la coque, et accomplir d’autres actions de navigation en bon marin, mais ne doit pas bouger son corps autrement pour faire avancer le bateau.

52 Energie manuelle

Le gréement dormant d’un bateau, son gréement courant, ses espars et appendices mobiles de coque doivent être réglés et manœuvrés uniquement par la force fournie par l’équipage.

L’ISAF aurait critiqué le WSSRC lorsqu’il a modifié les règles afin d’intégrer les travaux de régulation électronique de l’Hydroptère…

En 2010, l’ISAF à signalé à la FFV, et à l’organisateur Pen Duick, différentes infractions aux règles de l’ISAF :  vélo de Groupama (voir règle 42), système de largage automatique des voiles… En 2013, mêmes remarques de l’ISAF sans, semble t’il, de réaction du coté français.

Et la régulation mécanique par rapport à cette régle ? C’est le marin qui fait avancer le bateau qui génère alors le déplacement donc la force qu’utilise le système mécanique.

La régulation électronique ne semble pas irriter que l’ISAF puisque le collectif Ultim est aussi contre l’idée développée par le team Gitana. C’est d’ailleurs pour cela que le Team Gitana développe son projet de foils régulés hors du cadre de ce collectif.

Alors, bien sûr, on peut critiquer les règlements, dire que ce sont des freins à la créativité, que les IMOCA et ULTIM ne seraient pas là sans des classes plus ou moins ouvertes. Mais l’absence de règles c’est aussi le risque d’aller vers des extrêmes : longueur, fragilité, coût… qui ont tuées certaines classes : F40, Orma, Mod 70 (pour ne parler que des plus récentes).

Contacts

J’ai essayé d’obtenir l’avis de la FFV (5 personnes) et de l’ISAF (2 prises de contact) sur la régulation électronique mais sans succès (depuis les critiques de la FFV par l’ISAF, ces deux entités se sont rapprochées…). Je n’ai pas échangé avec le WSSRC puisqu’il semble clair que ce paramètre a été pris en compte et validé…

 

LZR Racer Speedo

LZR Racer Speedo

Peut-on arrêter le mouvement ?

Oui, cela s’est déjà fait. Restons dans un domaine aquatique, celui des combinaisons en polyuréthane. C’est un très bel exemple, de prise de conscience d’être allé trop loin !

Fin des années 90, les combinaisons en tissu arrivent progressivement.

Les premiers bons résultats sont obtenus lors des JO d’Atlanta en 1996.

En 2008, à la suite de plusieurs années de recherche (avec la Nasa), Speedo lance la LZR Racer. Une combinaison en polyuréthane assemblée par ultrason. En 2008, 105 records du monde sont battus dont 79 avec cette combinaison. Au JO de Pékin, 94% des médailles d’or ont été obtenues par des nageurs équipés de cette combinaison.

Les équipementiers ont profité d’un vide juridique pour imposer leur technologie. La Fédération internationale de natation, dépassée par les évènements, ne réagit que tardivement. En 2010, elle décide d’interdire les combinaisons en polyuréthane !

Les plus des combinaisons en Polyuréthane étaient les suivants : propriétés hydrophobes, contention des muscles, flottabilité, densité du matériau et bien entendu aspect de surface (10% la trainée en moins par rapport aux autres combinaisons).

J’ai sélectionné certaines des critiques faites à l’encontre des combinaisons polyuréthane. Ces critiques se rapprochent des celles qui pourraient être faites à l’asservissement électronique :

  • « dopage technologique » (Frédéric Barale)
  • « la natation est un sport dont l’essence est la performance physique du sportif, le principe le plus fondamental et non pas la technologie » (source non connue).
  •  » la technologie ne créé-t-elle pas des inégalités entre les sportifs ?  Et ne dénature-t-elle pas ainsi le sport ? «  (Annick de Susini)

Je rajoute un extrait d’un très intéressant article d’Adrien Cadot (Natation Magazine).

En faisant un peu de prospective on pourrait, en changeant quelques mots, imaginer un article sur le bannissement de la régulation électronique en 2025 (avant si possible !) !

« ….Les années 2008 et 2009 et leurs 255 records du monde améliorés resteront comme le paroxysme d’une marche accélérée vers la technologie. Une frénésie interrompue le 24 juillet 2009 par la FINA qui, admettant enfin les méfaits du polyuréthane, décrète un retour dix ans en arrière pour préserver l’authenticité d’une natation en souffrance. C’est la fin du tout polyuréthane, ère de science et de volupté esthétisante. C’est la fin du règne sans partage des équipementiers sur une natation en quête de modernité. C’est le retour à une natation au style dépouillé, authentique, où le nageur accapare la lumière… »

Pour plus d’informations sur le sujet un très intéressant TPE.

Vieux schnock ?

Peut-être suis-je réfractaire aux changements ?

Je travaille dans un domaine où la régulation est présente : mesures par scanner, analyse, action sur l’outillage, bouclage par nouveau scan… Je participe au développement et à la mise en place de certains de ces outils. Et c’est bien par ce que l’homme n’est pas en mesure de « faire le job ». Mais dans ce cas précis, ce n’est pas pour « dompter » les éléments, naviguer, mais pour améliorer une production industrielle.

Je crois que nous devons nous interroger sur la pratique de la voile sportive : utilisation des énergies autres que celle du vent et de la mer…

J’ai tort ? C’est possible. Peut-être que je vais contacter mon ami Christian Campi et me lancer dans la réalisation d’une pirogue Lakana (voir Rien, rien de rien) pour être plus près des éléments et « faire corps » avec eux !

Lakana de Christian Campi – photo F Monsonnec 2015

Lakana de Christian Campi – photo F Monsonnec 2015

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Le premier foiler autonome monté sur 2 T-foils et développé par des étudiants de l’EPFL

7 novembre 2016

Par le « Team HydroContest EPFL 2015-2016 »

Bifoiler en cours de test - photo Adrian Breitenmoser

Bifoiler en cours de test – photo Adrian Breitenmoser

Le prototype construit par les étudiants de l’EPFL a participé à l’HydroContest, un concours étudiant dédié à l’efficience énergétique dans le domaine maritime. Un moteur et une batterie sont imposés aux équipes. Les dimensions des bateaux sont également contraintes, ceux-ci devant rentrer dans une boite de 2.5×2.5x2m et transporter 20kg de lest.  La propulsion est donc identique pour toutes les équipes mais le design est libre.

1 – Un design efficient mais instable par nature

Afin de réduire la trainée, l’équipe s’inspire du Moth Foiler et fait le choix d’un bateau volant sur deux T foils avec une régulation électronique de l’altitude et du roulis (gite).

Le bateau est composé de seulement 2 appendices - photo Adrian Breitenmoser

Le bateau est composé de seulement 2 appendices – photo Adrian Breitenmoser

Cette configuration est instable, comment parvenir à contrôler l’assiette du bateau ?

1.1 – Régulation du roulis par les flaps avant

Sur un Moth Foiler, c’est le barreur qui régule l’assiette du bateau en déplaçant sa masse. Sur un bateau motorisé sans pilote, cette solution n’est pas envisageable. L’équipe se procure des foils de Moth (Mach2) et sectionne le foil avant afin de rendre indépendant les flaps bâbord et tribord. Les flaps sont actués depuis le pont par une tringle reliés à des servo-moteurs.

Séparation des flaps au centre du foil avant – photo Adrian Breitenmoser

Séparation des flaps au centre du foil avant – photo Adrian Breitenmoser

1.2 – Régulation électronique du Roulis

Les drones possèdent un régulateur intégré qui rend le vol stable malgré les perturbations extérieures. Notre bateau rencontre la même problématique : voler alors que le vent, les vagues et les forces inertielles dues au pilotage le déstabilisent.

L’équipe choisit d’utiliser un Pixhawk. Il s’agit d’un contrôleur de drone open-source comprenant des senseurs inertiels, des gyroscopes, et une interface avec le GPS.

Ainsi, le contrôleur détecte la gîte et corrige l’erreur en agissant sur les flaps à une vitesse qui dépend du degré de gite.

Le pilote explique : « Pour prendre des virages j’ordonne au bateau de prendre entre 0 et 10° de gite, alors qu’en ligne droite, il maintient automatiquement son assiette à plat ».

1.3 – Régulation électronique de l’altitude

Palpeur électronique à faible inertie - photo Adrian Breitenmoser

Palpeur électronique à faible inertie – photo Adrian Breitenmoser

Le capteur d’altitude est basé sur le même principe que celui des Moths. Un palpeur est situé à l’avant du bateau, mais ici il est électronique et non mécanique.

Le palpeur est relié à un encodeur rotatif qui détecte les variations d’angle avec une précision de 0.3°. En fonction de l’altitude de vol désirée, le contrôleur va augmenter ou diminuer l’angle d’incidence (et donc la portance) des deux flaps simultanément en plus de corriger la gite.

Une régulation électronique a l’avantage d’être bien plus réactive : la position des servomoteurs est actualisée 100 fois par seconde. De plus, l’utilisation d’un régulateur PID permet de tenir compte du « présent », du « futur » ainsi que du « passé ». C’est plus performant qu’un système mécanique qui, lui, ne prend en compte que l’erreur « présente ».

Cela nécessite évidemment de trouver les bons paramètres afin que l’erreur entre la consigne et le comportement du bateau soit la plus faible possible. Ci-dessous un GIF présentant un planté durant la phase de « tuning » (recherche) des bons paramètres (aussi visible ICI) :

giphy-downsized-large

2 – Electronique et pilotage

Le bateau est propulsé par un moteur, une batterie et un variateur électronique fournis par l’organisation de la course, il développe une puissance théorique de 1.5 kW. Les vitesses maximales obtenues sont de 15 nœuds, pour un poids total de 45Kg.

A cette vitesse, le pilotage nécessite d’être fin sur les gaz. Pour mieux visualiser le comportement du bateau, l’équipe a installé une caméra sur le pont. Elle permet de piloter à distance avec une vue à la première personne.

L'écran qui permet le pilotage à la première personne - photo Adrian Breitenmoser

L’écran qui permet le pilotage à la première personne – photo Adrian Breitenmoser

3 – Fabrication

L’objectif : Fabriquer un bateau léger, rapidement, en minimisant l’impact environnemental

Différents cas de charge sont étudiés : crash en planté, crash latéral et diverses erreurs de pilotage sont simulés. Ces simulations donnent les contraintes que le bateau devra supporter. Si celles-ci sont trop importantes, l’arrangement des plis de carbone (stacking) est modifié et une nouvelle simulation est lancée.

Cas de charge : Crash latéral - simulation Abaqus par Xavier Lepercq

Cas de charge : Crash latéral – simulation Abaqus par Xavier Lepercq

Estimation de la masse de différentes combinaisons - Maxime Burgonse

Estimation de la masse de différentes combinaisons – Maxime Burgonse

L’équipe choisit la combinaison la plus légère et utilise alors du pré-imprégné fourni par NTPT, des powerRibs  (un maillage de fibre de lin tressées) fournies par Bcomp.

De plus, l’équipe étudie l’impact énergétique des matériaux choisis et montre qu’il est faible comparé à d’autres solutions pour ce cas de charge.

Impact énergétique de chaque solution - Maxime Burguonse

Impact énergétique de chaque solution – Maxime Burguonse

Coque avant cuisson avec les PowerRibs - photo Adrian Breitenmoser

Coque avant cuisson avec les PowerRibs – photo Adrian Breitenmoser

Cette vidéo présente les étapes de la construction du bateau.

4 – Le futur

L’HydroContest a lieu chaque année et une nouvelle équipe travaille déjà pour participer à la prochaine édition. Nous vous invitons à suivre l’avancement de la préparation du bateau pour la campagne2017 sur la page Facebook de l’équipe ou sur Twitter.

Note du « metteur en page » 15/11/16

Vous avez aimé l’article « Question/réponse 6 : Possible modélisation de la ventilation » de Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud, il y a un complément d’info…

 

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Question/réponse 6 : Possible modélisation de la ventilation

7 septembre 2016

Par Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud

schema-ventilation-foil-en-v-f-monsonnec-02-2016

Nous sommes deux étudiants en deuxième année de prépa scientifique (option PC). Nous réalisons un TIPE autour de la problématique suivante : Comment améliorer les performances d’un bateau à foil en limitant le phénomène de ventilation grâce à des fences ?.

Notre démarche scientifique serait la suivante

1) Modéliser informatiquement deux profils de foils, un avec fences et l’autre sans et modéliser leur performances grâce à Héliciel par exemple.

2) Imprimer ces profils par imprimante 3D

3) Les tester en canal hydraulique, pour essayer de mettre en évidence l’apport des fences point de vue ventilation, notamment par rapport à la vitesse d’apparition de la bulle d’air, qui devrait être plus élevée pour le foil avec fences. Il semble difficile d’installer des capteurs de force en canal hydraulique et donc de tracer deux courbes de finesse, donc l’expérience risque d’être simplement basée sur cette vitesse d’apparition. Notre but est de valider (ou pas) la modélisation théorique informatique.

Nous nous inspirons grandement de cette vidéo :

Les problèmes que nous rencontrons sont les suivants

  • Nous n’arrivons pas à savoir si des logiciels tels que Héliciel prennent en compte le phénomène de ventilation, et s’ils peuvent comme nous l’espérons nous fournir à l’avance une vitesse d’apparition du phénomène ou au moins son impact sur la portance. Il faut bien sûr que nous en soyons sûrs avant de demander à nos profs d’acheter le logiciel en question. Qu’en pensez-vous ?
  • Nous n’avons quasiment aucune info sur la faisabilité de nos expériences en canal hydraulique. En effet, nous ne savons pas à quelle vitesse va apparaître le phénomène et donc si le canal que nous comptons utiliser (celui de l’Ecole Centrale de Lyon) pourra atteindre des vitesses suffisantes. Avant de continuer notre projet, il nous faut donc impérativement savoir si dans l’idée notre expérience est « plausible » et réalisable avec un foil « imprimé » peu résistant. Auriez-vous connaissance d’éléments théoriques simples, d’une modélisation nous permettant d’approximer cette vitesse ?
  • Nous n’arrivons pas à déterminer de manière certaine si le phénomène sera plus intéressant à observer sur un foil en V ou un en T, même si nous penchons fortement pour le foil en V, car la surface d’apparition de la bulle serait plus grande. Qu’en pensez-vous ?

D’avance merci pour vos conseils !

« Complément d’info. et nouvelles questions » 15/11/16

Il y a quelques jours nous avons effectué nos premiers tests en canal hydraulique, avec un foil en V, à peu près à 45° (angle diédral) et une vitesse d’écoulement de 1m/s. Nous avons, pour un certain angle d’incidence, observé clairement la création d’une bulle d’air le long du profil (nous pouvions presque glisser notre doigt sans être mouillé jusqu’à une profondeur importante). Pourtant nous n’arrivons pas à savoir si la bulle d’air est de la ventilation ou simplement un effet du décrochage. En effet, elle se crée à un angle d’incidence important et l’eau semble « sauter » au dessus de la paroi au lieu de s’y coller. De plus, les forces exercées par le foil semblent changer brusquement d’orientation à ce moment précis, comme lors du décrochage. Il s’avère donc que nous avons un crucial problème d’interprétation : peut-on parler de « ventilation dûe au décrochage » ? Le décrochage est-il induit et/ou aggravé par la ventilation ou est-ce l’inverse ?

Il semble en effet important de savoir si il faut distinguer ce type de ventilation d’une ventilation naturelle, apparaissant sans décrochage simplement à cause d’une dépression suffisante sur l’extrados. C’est dans tout les cas une piste intéressante pour nous d’étudier le lien entre les deux phénomènes.

Merci pour votre aide

Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud

Tests en canal hydraulique - Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud 11-2016

Tests en canal hydraulique – Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud 11-2016

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NY – Les sables, « good vibes » ?

17 juin 2016

Par Olivier Verschoore

Vibrations et confort

Que faire au Sables d’Olonne une semaine pluvieuse du mois de juin… accueillir les Imoca à foil ou à dérives de la première New York – Vendée évidemment !

Où est passée la foule immense des Vendée Globe ? Pour l’arrivée de cette nouvelle course il n’y a presque personne. Là où, dans 5 mois, 1 million de passionnés se presseront et jouerons des coudes pour avoir un autographe, la semaine dernière on pouvait tranquillement promener son Bouvier Bernois sur le ponton, discuter avec les équipes et les skippers, prendre son temps. Les enfants ont eu leur photo souvenir, un skipper serait même descendu pour donner une caresse au chien entre deux interviews.  Et c’est tout ? Ca dépend, si le badaud se trouve être un lecteur assidu de Foilers !, qu’il rêve d’avoir son Williwaw pour foiler tranquillement au milieu des océans, non ce n’est pas tout : on a pu « parler foil ».

Maitre coq avec Jérémy Beyou, Gitana 15 avec Sebastien Josse, Hugo Boss avec Alex Thomson, le podium de cette transat et monopolisé par les Imoca à foils.

Jérémy Beyou le vainqueur, avec une traversée en 9 jours et 17h, a fait adapter son bateau pour y loger des foils dernièrement. Il explique que sans les foils le bateau est lourdaud. Avec les foils le bateau devient très réactif. Il explique que lorsque le bateau commence à s’arracher à l’eau, l’accélération est franche, il devient même émouvant en répétant en boucle « ça accélère, ça accélère, on ne sait pas quand ça va s’arrêter ». Par contre les décélérations sont aussi brutales que les accélérations sont franches, avec une coque planante sans redans je dirais : « normal ». Les foils de Maitre coq sont équipés d’un aileron perpendiculaire à l’intrado au niveau de sa partie la plus courbe. Je ne me l’explique pas.

Sébastien Josse développe plus les aspects stabilité, confort et sécurité.

Les Imoca ne volent pas encore complètement. Ils sont soulevés un peu en avant du centre de gravité et l’arrière du bateau est au planning. C’est une configuration stable qui ne nécessite pas de modification de safran. Avec un plan porteur horizontal intégré le comportement de ce dernier en cas de choc serait modifié, on aurait alors peut-être à nouveau des cas de perte de safran.

Le problème dans cette configuration c’est le manque total de confort. Le bateau est soulevé sur l’avant et le clapot rencontre la carène sur une zone pratiquement plate optimisée pour le planning sans foil. Pas de V profond pour fendre l’eau, chaque vaguelette vient claquer sur la peau de carbone du tambour Imoca.

Pour achever le marin, les foils transmettent des vibrations très aiguës dans la caisse de résonance qui sert d’abri au marin. Morgan Lagravière sur Safran s’est particulièrement plaint de ce bruit qui rend fou. Tous les skippers portent des casques antibruit pour supporter ce sifflement.

Pour la sécurité, Sébastien pragmatique explique que les foils ont la même surface frontale projetée que les dérives. Le risque de collision est donc identique. Safran de Morgan Lagravière et Virbac St Michel de JP Dick ont explosé leurs foils, Tanguy Delamotte a fendu une dérive. Ce risque est donc similaire… à la vitesse prés : un choc à 15 nœuds ou à 25 nœuds en termes d’énergie à dissiper c’est pratiquement un rapport de 1 à 3. Le carbone n’ayant pas bâti sa réputation sur la résistance au choc, il se solde immanquablement par une amputation à la jointure.

Chirurgie suite à l’amputation sur Safran - photo O. Verschoore 06/2016

Chirurgie suite à l’amputation sur Safran – photo O. Verschoore 06/2016

Chirurgie suite à l’amputation sur Safran - photo O. Verschoore 06/2016

Chirurgie suite à l’amputation sur Safran – photo O. Verschoore 06/2016

Réparation à la truelle sur Virbac - photo O. Verschoore 06/2016

Réparation à la truelle sur Virbac – photo O. Verschoore 06/2016

 

Réparation à la truelle sur Virbac - photo O. Verschoore 06/2016

Réparation à la truelle sur Virbac – photo O. Verschoore 06/2016

Les foils de gitana ont un profil à peu près constant jusqu’à la courbure max du foil (pour pouvoir coulisser dans le puit) puis la corde devient franchement plus importante et s’affine régulièrement jusqu’au bout de foil.

Info Gitana : Le mod 70 qu’ils ont fait voler en mars est vendu afin de pouvoir faire un projet maxi « a foil ».

Alex Thomson sur Hugo Boss a fait un début de course sur les chapeaux de foils raflant le record de distance sur 24h. Malgré 4 chocs, avec probablement des poissons lune, pas d’avarie visible. Flegmatique et sympathique Sir Thomson tout sourire est juste content de ses foils ! Son bateau dont le triangle avant est batmaniesque a des foils avec de fines fences en carbone collées sur les deux tiers avant du profil. Ces dernières empêchent probablement de rentrer complètement le foil dans son puit. L’extrémité du foil est coupée net ce qui permet de bien voir le profil choisi. Des marques sur le foil sont visibles depuis le cockpit pour mesurer son immersion, l’extrémité n’est pas traitée car elle est sensée toujours être émergée.

Hugo Boss - photo O. Verschoore 06/2016

Hugo Boss – photo O. Verschoore 06/2016

Hugo Boss - photo O. Verschoore 06/2016

Hugo Boss – photo O. Verschoore 06/2016

Ces marins, et la moitié de la flotte Imoca, partiront dans 5 mois avec leurs foils de record de vitesse et de torture.

Comment faire pour diminuer ces contraintes ?

Sébastien explique clairement que « l’architecture des bateaux va changer : ils seront plus étroit et rond », le tambour de carbone devrait donc devenir de l’histoire ancienne dès qu’un architecte osera revoir en profondeur la carène. De même source aujourd’hui c’est l’équipe d’Alex qui est allée le plus loin dans le concept, son bateau est plus étroit alors que la largeur sur les Imoca est gage de puissance. La décision tardive de Jérémy lui aura été profitable, son bateau est « d’ancienne génération », il a donc pu conserver des ballasts plus volumineux que les nouveaux bateaux. Avec l’adjonction d’un foil qui déplace sensiblement la poussée verticale habituellement assurée par la carène : le couple de redressement augmente, la puissance potentielle augmente.

Que faire pour les vibrations et les sifflements des foils? Cette question je ne l’ai malheureusement pas posé aux principaux concernés. Votre apprenti reporter n’a pas de carte de presse et parfois la timidité prend le pas sur l’opportunisme. Je vais donc répondre avec mes moyens et les informations trouvées sur le net.

J’aurai bien aimé que tout ce boucan soit dû à la cavitation. Les bateaux ont fait la traversé en 9 jours, pas en 4 jours, même à 25 nœuds difficile de penser qu’il s’agisse de cavitation. Donc la cavitation en Imoca ça viendra mais pour nos new-yorkais il s’agit d’autre chose.

Ce bruit les adeptes de catamaran type F18 le connaissent. Etudiant je l’adorait. Il voulait dire : Oliv tu fonces, ton bateau te remercie en chantant. Pas sûr que j’apprécierai cette chanson 24h/24 pendant 3 mois. Les surfeurs connaissent aussi ce sifflement. Ils le suppriment en ponçant le bord de fuite.

Ce bruit serait dû à l’instabilité du vortex sur le bord de fuite. Alternant rapidement de l’extrado à l’intrado ce dernier fait osciller la dérive ou le foil comme vous pouvez le voir sur cette vidéo.

Comme toute structure le foil possède une fréquence propre, si l’oscillation s’en approche la résonance augmente considérablement l’amplitude. Si cette fréquence propre se situe dans l’audible le concert peut commencer. Sur la vidéo le bord de fuite est biseauté de manière asymétrique pour réduire les vibrations.

Il s’agit probablement de la cause racine de ce bruit.

Le fait d’avoir des foils courbés ou en L avec des profils évolutifs risque de ne pas simplifier l’éradication de la cause racine, on peut donc vouloir aller plus loin en limitant la propagation de la vibration dans le foil et vers la cabine. Pour cela il faut appliquer la méthode masse/élastique : faire un foil et un puit avec des matériaux lourd et isoler le puit du reste du bateau avec un matériau élastique : un silent block.

Enfin pour les fans de technologie la vibration pouvant être captée en amont, un haut-parleur peut être actionné pour diffuser l’onde inverse du son du foil et réduire ce bruit. Je ne suis pas fan mais ce n’est pas de la science-fiction, ça se fait dans divers secteurs de l’industrie et dans les casques d’aviateur haut de gamme.

L’intérieur de la cabine peut pour finir être équipée de surfaces absorbantes, les boites a œufs des salles de répet de notre adolescence, les tentures de châteaux ou les sifflets des chambres anéchoïques par exemple.

Cependant traiter le problème a sa source reste la meilleure solution car les vibrations ne fatiguent pas que les marins, elles fatiguent aussi les matériaux.

Que faire pour les chocs ?

Il y a 20 ans avec l’essor des NGV on parlait de sonar capable de détecter les obstacles proche de la surface vers l’avant du navire. On a aussi parlé de caméra thermique. Je n’en entends plus parler. Le moyen de détection du moment s’appelle REPCET. Il est spécialisé dans la détection de cétacés et fonctionne un peu comme coyote avec les flashes routiers. Un marin qui voit une baleine transmet sa position et le logiciel diffuse cette position aux autres bateaux avec une zone de probabilité qui s’élargie avec le temps. Si son utilisation est adaptée pour inclure les objets flottants dans la base de données en tenant compte des courants et que son utilisation est généralisée ça pourrait bien marcher.

Toujours en F18 lorsque les grosses méduses envahissaient le pertuis proche de La Rochelle le blocage bille ressort était efficace pour les chocs sur les safrans, pour les chocs avec les dérives en général l’équipier au trapèze allait embrasser violemment le mat. La hantise de la ventilation sur les dérives a poussé à les encastrer dans la carène. Il est peut-être temps de modifier la liaison de ces appendices afin de les protéger comme les safrans avec une liaison pivot et un indexage bille-ressort. Ça va faire un peu péniche hollandaise mais si ces solutions peuvent économiser du carbone et épargner Flipper le dauphin ça mérite d’être essayé. Evidemment la rotation interdirait les foils en L, J, C,H etc.

Le risque de choc et les moyens de s’en prémunir a été traité de manière plus complète dans l’article « Les obstacles » il y a 6 ans (Par Xavier Labaume).

Conclusion

La roue pour permettre des déplacements tout terrain, rapides et confortables a dû être équilibré, équipée de pneumatique et de suspension. Le foil hauturier a également besoin de périphériques pour en tirer le meilleur. Sur un tour du monde, le navire qui gagnera ne sera pas forcément celui ayant trouvé la géométrie avec la meilleure hydrodynamique mais celui pouvant garantir cette utilisation en continue pendant 1874 heures.

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Physalia, voile aile gonflable

23 décembre 2015

La genèse d’un projet plein de piquant, une collaboration Armand Torre / Fred Monsonnec

En bas de page, un rajout du 28/12…

 

Non, je ne souhaite pas faire concurrence aux blogs Voiles alternatives ou Ailesetlui, Physalia est un foil aérien…

Cette histoire débute le 02 octobre 2015. Passionné d’engins à hydrofoils, mais pas seulement, j’échange régulièrement, et depuis de nombreuses années, avec Armand Torre qui tient le blog Innov Kite Boat . Armand a une grande expérience de la réalisation de voiles de kite (dont une aile pour Don Montague) et travaille sur d’autres types de projets, foils, gréements spéciaux… c’est la personne rêvée pour l’idée qui trotte dans ma petite tête !

Le projet commence par un mail envoyé à Armand et par sa réponse. C’est le début d’une belle aventure, d’une collaboration, d’échanges et d’un mélange d’idées. Un fonctionnement « dual core » ou « dual brain » ! Voici, avant de voir le résultat final en bas d’article (ne descendez pas trop vite SVP !), quelques-unes de nos idées, quelques schémas qui nous ont permis de créer Physalia, le résultat de l’agitation de nos neurones. Il ne s’agit que de quelques échangent et schémas car il y en a eu beaucoup d’autres !

Comme me le faisait remarquer Armand, par email, « on ne s’est pas appelé une seule fois ! ». Pourquoi ? Par ce qu’une grande partie des informations étaient sous forme de schémas. Et que « l’obligation » de les accompagner de textes, nous imposait de formuler nos idées, donc à réfléchir, donc d’améliorer ce que nous voulions véhiculer !

Prao Lady Godiva version 2011– F Monsonnec 06-2011

Le prao Lady Godiva et sa réserve de flottabilité – F Monsonnec 06-2011

1 – Physalia jours après jours

02/10 – L’amorce, email de FM à AT

« Armand, …j’aimerai réaliser un micro char à voile qui se range dans un espace plus que mini. Le genre de projet esquissé maintes et maintes fois en réunion et qui ne verra surement pas le jour (j’en ai déjà réalisé deux dans les années 90). Je ne sais pas pourquoi dans ma tête une vieille idée d’engin gonflable a du se mélanger avec le projet de flotteur de sécurité que j’ai dessiné, et fait réaliser, pour le prao Lady Godiva (prao remis en état par Anne et Paul Buttin des GOM). L’idée est la suivante : serait-il possible de réaliser une voile épaisse gonflable à partir de PVC type « zodiac » mais le plus fin possible pour éviter le surpoids ?… Voici un truc que je viens de faire rapidement avec le fameux logiciel de dessin Excel. »

Avant projet de voile épaisse non réversible F. Monsonnec 10/2015

Avant projet de voile épaisse non réversible F. Monsonnec 10/2015

02/10 – La multiplication des boudins (pas des pains !)

Le jour même, Armand me répond que l’idée n’est pas bête du tout et que, suite à ses travaux pour Don Montague, il a déjà imaginé un projet assez proche, constitué d’un bord d’attaque réalisé par de multiples boudins suivi d’une partie souple.

Projet de bord d’attaque gonflable par « multi-boudins » Armand Torre 2015

Projet de bord d’attaque gonflable multi-boudins – A Torre 2015

09/10 – Une structure multi-boudins pour une aile complète

A partir de l’idée d’Armand je réplique en essayant d’intégrer la structure multi boudins à une aile « complète » et de déterminer le moyen de conserver le tissu de recouvrement, la peau, au contact des boudins.

Essais de transfo. de l’idée multi-boudins en une aile réversible – F Monsonnec 10/2015

Transfo. de l’idée multi-boudins en une aile réversible – F Monsonnec 10/2015

12/10 – La solution technique proposée par Armand

Armand complète mon idée et surtout développe la technique qu’il propose d’employer. Ca y est, Armand devient accro. à cette idée. Le mal est fait ! J’ai l’impression d’être Dean Moriarty dans « Sur la route » de Kerouac. De foutre le bazar, de venir chercher les gens chez eux et les emmener vers une vie de débauche : « c’est qui cet idiot qui branche Armand sur de nouveaux délires ?! ». Armand, bienvenu dans le monde des engins gonflés, de la visite de sites Internet Russes et de leurs engins gonflables imposés par les règles du rideau de fer (avant et la chute du mur, les voiliers pneumatiques étaient les seuls bateaux autorisés en propriété privée).

Enveloppes permettant le positionnement et la fixation des boudins – A Torre 10/2015

Enveloppes permettant le positionnement des boudins – A Torre 10/2015

12/10 – Une aile trois boudins

La question du maintien en position de la peau contre les boudins sur l’intrados restant à résoudre, je propose aussi une solution d’aile à seulement trois boudins, associée à l’utilisation de lattes. Par son déplacement latéral, le boudin central serait en charge de la cambrure de l’ensemble.

Idée d’aile à trois boudins – F Monsonnec 10/2105

Idée d’aile à trois boudins – F Monsonnec 10/2105

17/10 – Idées de gestion de l’extrémité de la voile

Comme je sais qu’Armand va réaliser la plus grande partie du projet, sa fabrication, j’essaye d’apporter le maximum d’idées et je propose des solutions pour la forme de la partie haute d’un gréement gonflable.

Propositions de solutions d’affinement de la tête d’aile – F Monsonnec 10/2105

Solutions d’affinement de la tête d’aile – F Monsonnec 10/2105

19/10 – Armand passe à la vitesse supérieure !

Armand se lance, comme à son habitude, à fond. Les questions que nous ne nous sommes pas encore posées, et peut-être les réponses, arriveront lors de la mise en œuvre et des essais. Il arrive un moment où, même au risque de se planter, il faut y aller. Car ce qui est importante, c’est aussi de réaliser, de travailler la matière, de donner vie à un objet… Armand réalise donc un prototype de la solution multi boudin. Mais il se rend compte de l’impossibilité de réaliser une cambrure avec cette solution trop rigide. Armand change d’orientation en allégeant l’ensemble pour obtenir une structure tri boudins. L’idée n’est pas encore de permettre la réversibilité mais d’alléger la structure et de faire suivre ce prototype d’aile non déformable par une seconde aile plus courte. Un flap cousu derrière l’aile principale

Prototype d’aile multi-boudins – A Torre 10/2015

Prototype d’aile multi-boudins – A Torre 10/2015

Le 20/10 – L’aile multi-boudins en image

Armand représente sous forme de schéma sa vision de voile gonflable non réversible mais équipée d’un flap.

L’aile tri boudins et son flap – A Torre 10/2015

L’aile tri boudins et son flap – A Torre 10/2015

28, 29…/10 – La gestion de la flexion

Nous échangeons des idées, sur la façon de gérer la courbure de l’aile. Celle-ci n’existe pas encore mais l’idée est de compléter une « boite à outil » d’idées. Boite à outil bien pratique lorsque que celui qui va piquer le tissus, souder le PU, donc Armand, devra affronter des problèmes.

30/10 – Armand test le flap et propose une nouvelle option

Armand réalise des tests de la version aile + flap avec un jeu de lattes pour chaque ensemble (et réalise une nouvelle vidéo). Ses impressions sont mitigées. Le système fonctionne mais il semble difficile de bien tendre les différents éléments. Armand réalise un second test avec des lattes continues entre l’aile et le flap. La déformation n’est pas aisée mais la forme est plus régulière. AT propose d’utiliser des lattes beaucoup plus souples pour obtenir un ensemble réversible ou un système de lattes alternées. Si cela fonctionne, c’est formidable puisque nous sommes partis d’une aile non réversible, nous avons imaginé une version réversible, l’avons abandonnée (pour un système à flap) puis voyons de nouveau poindre à l’horizon la possibilité de la réaliser. Mais c’est vrai que tout cela se déroule sur quelques jours !

Test du proto avec flap – A Torre 10/2015

Test du proto avec flap – A Torre 10/2015

31/10 – Idées de positionnements des lattes

Je rebondis sur l’idée de lattes alternées proposées par Armand et avance d’autres solutions, toujours dans le cadre de la création de la « boite à outils » qui se doit d’être bien remplie lorsque Armand démarrera les premiers tests de Physalia. Mais step by step, maintenant que la « boite à outils est pleine », il n’y a plus qu’à attendre d’avoir besoin de l’utiliser. On espère que les outils sont de qualité. Je m’interroge aussi sur la gestion des différences de longueurs entre les lattes sur l’intra et l’extrados…

Propositions de « lattage » – F Monsonnec 10-2105

Propositions de « lattage » – F Monsonnec 10-2105

03/11 – Le nom du projet

Jusqu’à présent nous échangions en utilisant le nom de code « voile gonflable ». Je propose le nom de code Physalia. La Physalia physalis est une méduse qui navigue à l’aide d’une aile gonflable. Nom adopté à l’unanimité du design team.

Physalia physalis – photo Stephen Frink

Physalia physalis – photo Stephen Frink

03/11 – Une bête à corne pour visualiser la bête gonflable

Après beaucoup d’heures de travail, Armand m’expédie une nouvelle vidéo qui montre le projet de voile épaisse gonflable dessinée sur Rhino. Voile de petite taille destinée au Class A d’Armand qui est équipée d’un gréement basculant ! La vidéo est très complète avec structure et rendu final. Une voile à trois boudins dont le diamètre se rétrécit et qui se rejoignent en tête de voile.

Impression d’écran du projet Physalia sur Rhino – A Torre 11/2015

Impression d’écran du projet Physalia sur Rhino – A Torre 11/2015

04/11 – La gestion de la longueur intra et extrados.

Je présente à Armand une réflexion sur les possibles systèmes de gestion de la différence de longueur intrados / extrados d’une voile asymétrique réversible.

Gestion des différences de longueurs des lattes – F Monsonnec 11/2105

Gestion des différences de longueurs des lattes – F Monsonnec 11/2105

18/11 – C’est parti !

Armand a commencé la fabrication de la voile à l’échelle 1 à partir d’une de ses précédentes voiles de kite : « Cela n’a pas été évident, en partant d’un profil asymétrique, de le modifier en profil symétrique… j’ai surtout privilégié l’épaisseur de celui–ci. J’ai presque terminé de sortir à partir du dessin de la voile les panneaux. Il reste à préparer tout ça pour faire les gabarits et oups à la couture !!! »

L’aile réalisée par Armand avant sa transformation – A Torre 2015

L’aile réalisée par Armand avant sa transformation – A Torre 2015

Dessin du projet de voile lenticulaire – A Torre 11/2105

Dessin du projet de voile lenticulaire – A Torre 11/2105

02/12 – De la matière

Le projet de voile à l’échelle 1 avance le « squelette de la méduse » est réalisé…

Physalia non gonflée – A Torre 12/2105

Physalia non gonflée – A Torre 12/2105

06/12 – Gonflé

Physalia est complète, montée, gonflée mais pour le moment seulement sur la terrasse d’Armand. La forme est belle, par transparence, les boudins sont beaux ! Les peaux « tombent bien » comme un beau vêtement. Les bouts de boudins en cônes, sont parfaits (made in « AT »), belle finition. Et ce n’est qu’un proto non étarqué !

Physalia montée et gonflée – A Torre 12/2015

Physalia montée et gonflée – A Torre 12/2015

07/12 – Nouvelle vidéo

Après les photos, c’est la vidéo qui permet à Armand de me faire découvrir, presque comme si j’y étais, Physalia gonflée. Mamma mia, que c’est beau, la vue de l’intérieur est superbe et ressemble aux vues de Rhino (ou l’inverse Rhino idem la réalité !). A 700 kilomètre de distance, nous pensons avoir devant nous quelque chose d’exceptionnel !!! A vérifier. Bien loin de la Méditerranée, sur la côte Bretonne, je ne sais pas quoi dire, je sèche, un sourire béat sur le visage ! Nous espérons que le passage d’un côté à l’autre se fera facilement… Car la déformation, ou réversibilité, semble possible. C’est un des points les plus importants à vérifier lors du montage sur la plateforme et enfin lors des premiers essais en mer…

12/12 – Premier gréage

Premier montage sur le class A à gréement oscillant. Et oui en plus d’être épais, le gréement est inclinable. Et tout cela ne sort pas du design team de la Cup ! De la pure création Armand Torre et un peu de Fred M ! Mais la partie inclinaison c’est du 100% AT. La voile parait bien petite mais elle doit-être utilisée dans la tramontane. Armand affine le positionnement et la fixation des différents éléments, pour le moment, tout à l’air de très bien se « goupiller », merci au travail de conception d’Armand et à son savoir-faire. C’est très beau, la petite voile sur le « grand cata » ne fait pas ridicule mais dragster ! Elle est trapue mais nous savons pourquoi, pour naviguer par grand vent et par ce que c’est de la récup. Et Armand et moi, on aime la récup !

Physalia sur un class A – A Torre 12/2015

Physalia sur un class A – A Torre 12/2015

20/12 – Premiers essais

Physalia est montée et le class A tiré au bord de la plage d’Argeles. Eole n’est pas trop réveillé. Même si cette voile est conçu pour du vent fort (faible surface), les conditions sont idéales pour ce premier essai. Et la voile se comporte très bien, l’inclinaison se fait parfaitement (c’était déjà le cas avec une voile standard), la souplesse permet la réversion.
« Malgré le vent très faible j’ai pu voir qu’il y a bien une réversibilité du profil surtout dans le bas de l’aile pour le haut c’est moins flagrant… je pense qu’il faut qu’il y ait beaucoup plus de vent pour le voir. Les tests ont été réalisés dans 6/8 nœuds maxi… mon ami avec son Contender et sa voile de 10.4 m² avançait plus vite mais j’arrivais à le suivre (Physalia « 1 » fait 5.5 m² !). J’ai pu voir lors d’un empannage, au moment où le vent était le plus fort, une inversion du profil sur l’ensemble de la voile…. A voir maintenant dans des vents beaucoup plus forts ou là la voile donnera tout son rendement… ».

Les images ci-dessous sont extraites de la vidéo tournée par Armand. Difficile de tout faire, filmer, barrer régler la voile et si besoin l’inclinaison du mat. Il faudra patienter pour obtenir de meilleurs plans ! Un peu de suspens…

Photo extraite de la vidéo du premier essai – A Torre 12-2105

Photo extraite de la vidéo du premier essai – A Torre 12-2105

Photo extraite de la vidéo du premier essai, en nav – A Torre 12-2105

Photo extraite de la vidéo du premier essai, en nav – A Torre 12-2105

2 – Le concept Physalia, la suite ?

En 48 jours, nous sommes passés d’une idée à la réalisation d’un produit complexe et à de premiers essais ! Mais quels étaient, et quels sont, nos objectifs ?

  • Se faire plaisir en concevant et réalisant un produit novateur,
  • Réaliser une voile épaisse « simple »,
  • Une voile accessible économiquement,
  • Qui a plus d’avantages que d’inconvénients (voir ci-dessous) !

Il nous reste maintenant à valider la voile par gros temps, à l’améliorer…
Est-ce que nous visons la réalisation d’autres produits, une commercialisation ? Pourquoi pas, « faut voir » !

Les avantages

  • Système utilisable avec un mat classique
  • Voile légère, plus qu’un ensemble constitué de longerons
  • Souplesse permettant d’accepter certaines contraintes sans casser (lors d’un retournement par ex.)
  • Prise de place mini une fois démontée
  • Possibilité de « descendre » la voile en cours de navigation (fonction de sa mise en place sur le mat)
  • Réserve de flottabilité en cas de retournement
  • Simplicité de montage
  • Economique

Les inconvénients

  • Respect du profil dans les surventes à confirmer
  • Pour le moment, difficile de dire si le concept est transférable à une voile de très grande dimension.
  • Pas de réduction possible de la surface, pour le moment…
  • ….

3 – La méthodologie !

Certains peuvent s’interroger sur notre façon de travailler. Moi le premier ! Etonnant de se lancer, sans faire de recherche préalable sur les ailes rigides, réversibles ou non, sur ce qui a fonctionné ou pas… (je suis le premier à dire que beaucoup de concepteurs d’engins à foils ne regardent pas ce qui a déjà été testé par le passé). Non, nous n’avons pas écumé Voiles alternatives et Ailesetlui alors qu’il y a pourtant de choses si intéressantes à découvrir ou redécouvrir.

Déjà, Armand avait avant ce projet une très bonne connaissance des ailes de kite et de leur réalisation.

Pour ma part, je conserve depuis plus de 30 ans ce qui a trait aux foils mais aussi aux gréements rigide. En 1986, j’ai réalisé une très grande maquette de tripode équipée d’une aile rigide à deux volets (basiques).

Mais c’est vrai que sur ce projet, nous avons souhaité ne pas nous arrêter pour faire des recherches, juste laisser nos esprits s’échauffer, « laisser pousser nos idées » ! Et pourquoi pas ? Il en aurait été tout autrement pour un projet différent, pour Physalia, cela nous a plutôt bien réussis. Le proto existe et ne demande qu’à être amélioré….

4 – Un concept déjà testé ?

Peut-être ! N’étant pas à l’abri d’avoir une mauvaise surprise, nous n’avons pas annoncés que nous étions les premiers, de toute façon, ce n’étais pas le but !!

Voici quelques éléments glanés sur le Net :

  • En « aviation », l’idée remonterait aux années 1930. Voici un lien avec d’incroyables avions gonflables. Et, vers le milieu de la page, des engins aux boudins protubérants comme un matelas gonflable !!!
  • Et voici, avec cet autre lien, une très belle aile d’avion développée pour une arme de défense.
  • Une superbe compilation en vidéo, avec le summum, aile épaisse, gonflable, déformable, surface non lisse « pousser la vidéo à 7 mn 10 » (bon OK la déformation n’est pas terrible), cela rejoint notre idée de voile à flap.

  • Vous en voulez encore ? Sur cet article Foilers, en bas de page, quelques ailes réversibles, ou pas, inclinables.

5 – Conclusions

Physalia est vraiment le fruit d’une collaboration, l’idée de départ de FM, le concept de multi boudins d’AT, la solution 3 boudins + lattes de FM,… la gestion de la tenue des différents éléments ainsi que le dessin et la réalisation d’AT… C’est l’aboutissement d’un ping-pong de questionnements, d’idées.
Je souhaite aux lecteurs de Foilers de connaitre le même plaisir de créer à 2 ou 4 mains et surtout que ce concept puisse se développer avec le même respect que celui qui existe entre ses géniteurs !

Et vous, que pensez-vous de notre concept de méduse ?

Rajouté le 28/12/2015

Voici un petit montage d’images en provenance du logiciel Rhino et celles réalisées lors du premier essai :


Interprétation No.52 des règles de la classe AC72

12 octobre 2013

Suite à l’intervention de Rb1 (Erwan), des éléments ont été rajoutés en bas d’article… !

Pour poursuivre nos discussions sur l’America’s Cup (voir America’s Cup, « Ya quelqu’un qui m’a dit ») et surtout sur les systèmes de réglage des foils, voici un document que m’a transmis mon ami Daniel Charles. C’est tout simplement le compte rendu de l’étude par le «Measurement Committee» du système de réglage des foils d’Oracle (ah Daniel où vas-tu chercher tout cela ?) ! J’ai essayé de traduire ce document, mais je ne suis pas un habitué de l’exercice (merci à G. Delerm pour son aide)…

En plus de nous éclairer sur le fonctionnement du réglage des foils d’Oracle, c’est un rappel d’une partie des règles de la classe. Surtout, cela nous montre comment le comité analyse et répond aux questions posées.

Pour faciliter la lecture, j’ai noté les réponses du comité sous les questions posées (elles sont dans une partie distincte dans le document officiel). J’ai aussi traduit les légendes du dessin, en cliquant sur le schéma, vous obtiendrez une version de plus grandes dimensions.

Maintenant, entre nous !

Reste à situer la place de «Little Herbie» sur ce schéma. Théoriquement, il doit être aux alentours de la boite de commande, mais normalement sans autres liens que le regard du pilote de foil sur les instructions données par «Little Herbie», son cerveau et ses membres supérieurs ou inférieurs !

Enfin, théoriquement ! Les mauvaises langues, vicieux, visionnaires… ont peut être déjà sauté le pas et imaginé que «Little Herbie» pouvait être connecté à un système d’aide au pilotage. Outil permettant de délivrer un signal sonore, visuel ou sensoriel, pour aider l’homme en charge des réglages à réaliser sa tache. Puisque le team Oracle a intelligemment pioché dans les appareils développés pour les plus lourds que l’air (quoi de plus normal !), pourquoi ne serait-il pas passé à l’étape supérieure ? Soit, l’utilisation des développements réalisés, par exemple par le NSBRI (National Space Biomedical Research Institute), pour les pilotes d’engins spatiaux mais aussi les pilotes d’hélicoptères d’intervention ou ceux des petits avions en cours de formation. Outil aussi développé par l’EPFLVibro-Tactile Interface for Enhancing Piloting Abilities during Long Term Flight et qui se base par l’intégration de vibreurs dans les vêtements des pilotes !

Mais dans ce cas, il y aurait un lien physique qui n’existe pas lorsque seul le regard du pilote réalise l’interface. Et cela irait, pour moi, à l’encontre du point (e), « …Tout système d’acquisition de données, capteurs associés ou électronique doivent être physiquement séparés et complètement isolés de toute opération électrique mentionnée au point (i)…


 

Comité de Mesure

Interprétation No.52  des règles de la classe AC72

version  1.1: le 22 Février, 2011


Règle de référence

19. PUISSANCE MANUELLE ET STOCKAGE D’ENERGIE

19.1 Seule la puissance manuel le (la force exercée par l’équipage) ou l’effet d’un contact direct avec le vent et /ou de l’eau doit être utilisée pour l’ajustement du gréement, de la voilure, des voiles souples, des safrans et dérives.

L’utilisation de l’énergie stockée et la puissance non manuelle est interdite, à l’exception :

(a) pour les petits ressorts, élastiques ou tendeurs élastique, et dispositifs similaires;

(b) accumulateurs basse pression hydrauliques ou à gaz de moins de 6 bar qui fournissent une contre-pression à un système hydraulique pour éviter la cavitation, mais ne réalisant pas «  d’effort » par eux mêmes (NdT : le terme « cavitation » ne doit pas ici qualifier le phénomène pouvant apparaitre sur les appendices du bateau);

(c) batteries de pompes électriques de cale, à condition que la capacité totale de toutes les pompes ne soit pas supérieure à 200 l/ min, et

(d) batteries pour l’instrumentation, systèmes de communication entre les équipiers et les équipements vidéo et audio « ACRM »

(e) pour le fonctionnement électrique des

  • (i) valves hydrauliques. Ces opérations doivent seulement servir à transmettre l’énergie pour positionner la valve;
  • (ii) embrayages des systèmes de winchs. Les vannes et les embrayages cités ci-dessus en (i) et (ii), doivent être disponibles sur le marché et les concurrents pourront les avoir obtenus pour une utilisation approuvée par le comité de Jauge. Les actions citées ci-dessus en (i) et (ii) ne doivent avoir aucune autre origine que des commandes manuelles. Tout système d’acquisition de données, capteurs associés ou électronique doivent être physiquement séparés et complètement isolés de toute opération électrique mentionnée au point (i) et (ii) à l’exception de l’alimentation en tension. La saisie manuelle peut verrouiller la valve(s) ou embrayage(s), faire fonctionner de multiples vannes ou embrayages, et/ou transmettre des positions variables. Vannes et embrayages peuvent être exploités à partir de plusieurs entrées manuelles. Ces systèmes peuvent être câblés directement entre les entrées manuelles et doivent être câblés entre les entrées manuelles et la vanne(s) ou l’embrayage(s). Le câblage doit être clairement identifiable. L’énergie électrique utilisée pour cela que doit être stockée dans des batteries ou des petits condensateurs.
Schéma Pl-49 Interprétation No.52  des règles de la classe AC72 – version française

Schéma Pl-49 Interprétation No.52 des règles de la classe AC72 – version française

Questions :

Le comité d’évaluation a interprété l’arrangement hydraulique montré dans PI_49 comme conforme à la règle de classe 19.2, sous réserve de l’approbation de la vanne par le comité de mesure. Ci-dessous une reproduction du schéma de PI_49. Il semble y avoir un composant (non marqué dans le schéma initial) que nous avons appelé «composant X» qui relie le point Y (l’extrémité mobile de l’actionneur linéaire).

(1) Est-ce que le composant X fait partie de la vanne ?

Réponse : non

(2) Si la réponse à la question 1 est oui, la vanne complète, y compris le composant X, doit être disponible dans le commerce en tant qu’un élément pouvant recevoir l’approbation du comité d’évaluation ?

Réponse : non applicable

(3) Si la réponse à la question 1 est non, la commande électrique de la vanne permet elle de réaliser une action sur un élément qui n’est pas une vanne hydraulique ou un embrayage dans un système de winch ?

Réponse : Le fonctionnement électrique est autorisé pour fournir l’information d’entrée de la position de la vanne ou de l’embrayage. Dans cet exemple, l’énergie stockée dans cette opération est réputé conforme à la règle 19.2 (a).

(4) En supposant que le composant X est un système de ressort qui peut faire varier la longueur entre l’actionneur linéaire et l’élément nommé vanne « Hawe » puis , si la pompe ne tourne pas , ou la pression hydraulique fournie au vérin à double effet est insuffisante pour surmonter la charge , ne va pas t’ elle pas bouger par rapport à la partie statique du montage (Ndt, ou : par rapport à la terre). Lorsque la partie pivotante est fixe et le piston « a » sur la valve « Hawe » est enfoncée à fond, un ordre pour déplacer la pièce en «Y» plus loin vers la droite n’aura aucun effet sur la position de la valve, mais va changer l’extension de composants X. Dans ce cas l’utilisation d’un tel système satisfait à l’exigence de la Règle 19.2 (e) (i) qui dit que «Ces opérations doivent seulement fournir des entrée sur la position de la vanne»?

Réponse : oui

(5) Est-il permis à l’actionneur de réaliser un travail sans changement de position de la vanne ?

Réponse : l’actionneur fournit seulement des données pour la position de la vanne. Dans cet exemple, l’énergie stockée dans cette opération est réputé conforme à la règle 19.2 (a)

Cette interprétation est émise conformément à l’article 3 des règles de classe des AC72 version 1.1 du 22 Février 2011.

Nick Nicholson,

Président, pour le Comité de Jauge

27th Août 2013

Rajouté le 13/10/13

Si vous avez lu cette traduction, vous vous posez sûrement les questions suivantes : « en quoi consite cet élément X & se pourrait-il que cet élément soit « Little Herbie » ? ». Lors de la mise en place de cet article je n’avais pas suffisamment d’éléments pour aller dans ce sens, même si ce point m’intriguait (et il intriguait le comité !). J’ai donc orienté mes divagations vers d’autres idées (voir première partie). Erwan a trouvé un document où des passionnés évoquent « Little Herbie », un système installé pour la première fois sur le prototype XB-47 de Boeing. Il faut dire que le XB 47 souffrait de problèmes de « stabilité ». Erwan a bien entendu émis l’hypothèse que « X » était « Little Herbie ». Sur la page proposée par Erwan, figure le nom de deux des concepteurs du petit « Herbie ». J’ai donc réalisé de nouvelles recherches et j’ai trouvé le brevet US2672307 A, qui a pour sujet : « Airplane yaw damper ». Brevet déposé par Jr William H. Cook, Calvin E. Pfafman, George S. Schairer pour Boeing le 16 mars 1954 !

Au cours de ces « recherches », je suis aussi tombé sur un document récapitulant les différentes étapes du développement des systèmes de contrôle de la stabilité des avions. Dans la liste de ceux qui ont travaillés sur ce sujet, il y avait Robert R. Gilruth (c’était une de ses premières études à la NACA qui deviendra la NASA). R. R. Gilruth n’est autre que le concepteur de Catafoil, le « premier voilier volant » mes aussi le père de la conquête spatiale américaine !

Extrait du brevet US2672307 A

Extrait du brevet US2672307 A

Voici quelques extraits du texte du brevet US 2672307 A :

…Le mécanisme est particulièrement approprié pour être incorporé dans un contrôle d’une gouverne de direction comprenant un actionneur de puissance, tel qu’un dispositif de piston-cylindre hydraulique, qui est commandé par le pilote. La commande de la présente invention peut être superposée à la commande d’un actionneur hydraulique, par exemple, en agissant sur allongement ou le raccourcissement de la tringlerie de commande

…Le dispositif de détection 3 peut incorporer un mécanisme appelé gyroscope, qui détecte la vitesse angulaire de lacet et est conçu pour développer un signal électrique proportionnel à la vitesse de lacet de l’avion…

Et maintenant :

Je suppose que comme moi vous vous demandez si le fameux équipier supplémentaire, mister « Herbie », avait sa place à bord. Est-ce que le comité s’est fait rouler dans la farine ? Je ne maîtrise pas assez les règles de jauge, et la science de l’interprétation de cette jauge, pour avoir une position bien claire ! Mais une fois de plus (voir précédent article), je pense que la jauge doit être revue pour tenir compte de la mise en place de tels outils…

Rajouté le 16/10/13

Voici peut être une photo d’un « Little Herbie », l’actionneur utilisé dans la tige de réglage du gouvernail du Boeing XB-47 !

Actuator utilisé pour le Boeing XB-47  - The Aeronautical Sciences 1950

Actuator utilisé pour le Boeing XB-47 – The Aeronautical Sciences 1950


On a marché sur la mer, bis

14 mars 2012

Il y a un peu moins d’un an, je vous parlais d’un article paru dans Voiles et voiliers (N° 484 juin 2011) sur les pionniers des hydrofoils à Voiles : « On a marché sur la mer ». Article écrit par Christian Février et un certain FM. J’ai dernièrement eu l’occasion d’échangé avec Thomas Lesage, de l’équipe de l’Hydroptère, qui m’a demandé s’il était possible de mettre cet article en lien sur leur site pour compléter la partie historique. J’ai fait les démarches nécessaires auprès des auteurs et de Voiles et voiliers et cet article est maintenant disponible sur le site de l’Hydroptère. Peut être que certains d’entre vous n’on pas lu cet article, le voici disponible aussi sur « Foilers !» (en cliquant sur l’image ci-dessous).

 

Pour rester dans la catégorie  » articles déjà parus »

Philippe Guglielmetti, créateur de « Foilers ! » et auteur sur d’autres blogs tout aussi intéressants, a formidablement bien résumé la série d’articles sur la Portance parus sur Foilers. Alors que sur Foilers ce sujet avait été traité en 3 pavés, que dis-je, 3 blocs bien compacts et lourds, Philippe à su en tirer la quintessence. A ceux qui ont abandonnés la lecture de Portance 1, 2 et 3, je leur conseil la lecture de l’article de Philippe : Portance, pourquoi ça vol ?