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


Rétrospective « Foilers! »…

Petit temps cet été, l’engin de vitesse « Foilers ! » avance à 2 noeuds, ses foils accrochent les algues et les méduses qui traînent à la surface ! Beaucoup de lecteurs sont en vacances les doigts de pieds en éventail, les auteurs le sont aussi ou ils sont surchargés de travail. Enfin, dernier point, l’actualité est « pauvre »…

Pourquoi ne pas en profiter pour fouiller dans les étagères de « Foilers ! » ? Au 3ème étage, nous allons peut être tomber sur un ancien article, qui comme un vieux bouquin, mérite d’être relu ? Je propose donc aux irréductibles lecteurs de « Foilers ! », à ceux qui travaillent encore ou à nouveau, aux égarés de la toile, de faire un petit retour en arrière sur les articles de ce blog. Peut être que vous êtes passé à côté d’une perle (!), peut être aurez-vous de nouvelles remarques à faire… C’est aussi un excellent moyen de mettre en avant le formidable travail réalisé par le Dr Goulu depuis juin 2006.

Pour ceux qui ont du mal à rechercher un article dans « les nuages  de mots clés », voici aussi une sorte de sommaire non exhaustif.

Bonne lecture ou re lecture, à bientôt pour des articles inédits…

NB : lorsqu’un sujet comporte plusieurs articles, ceux-ci ont été classés du plus ancien au plus récent

1 – Technique

2 – Engins ou familles d’engins

18 pieds à foils

Alinghy V

Banque Populaire

Blue Arrow

Calliope

Cayak à foils

Dared

Défi

Enya 3

Force 8

Happy Feet

Kite

Kite Boat Speed

L’Hydroptère

MacQuarie Innovation

Maquette à foils d’Eric Tabarly

Mini foiler et Mini foiler 3X

Mirabaud LX

Moth à foils

Objectif 100

Off Yer Rocker

O Paf

P.A.V.

SailRocket

Scat

Surf à foils

Swedish Speed-Sailing

Sylphe

Syz & Co

Techniques Avancées

Tétrafoiler

Trifoiler

Véliplanes

Windrider Rave

Wotrocket.com

Hydroptère et recherche

Retrouvé cette petite vidéo réalisée par l’EPFL en 2008 sur les recherches liées à l’Hydroptère :

Les images en tunnel de cavitation sont spectaculaires, et rares. J’aime aussi bien le système de mesure du niveau de l’eau sur le foil (on pouvait vraiment pas faire plus simple ?)

A noter que l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne a d’autres partenariat de ce type avec Alinghi et Solar Impulse notamment