Walkyrie

24 novembre 2010

J’ai découvert sur Internet ce « mignon » petit projet d’engin à hydrofoils réalisé avec les moyens du bord. Bien entendu, un engin de ce type ne battra aucun record de vitesse. Mais il me rappelle mon canot ! Un machin fait de bric et de broc dont la principale vacation est d’apprendre, de construire, de naviguer et si possible voler. Et c’est déjà pas mal !

Construction

Mais revenons à Walkyrie. Cory Lunn, le concepteur et constructeur de ce projet, travail sur ce bateau dans un endroit pas trop désagréable, puisque Cory habite aux Ilse Vierges ! Cory n’est pas à son coup d’essai. C’est un inventeur, touche à tout, qui a déjà conçu un foil perso pour Air Chair (ici aussi en vidéo) !

Cory - photo via blog de Cory Lunn

Cory n’a pas développé Walkyrie pour atteindre des vitesses très élevées. Son principal but est de permettre à deux équipiers de s’amuser confortablement au-dessus des vagues dans les eaux agitées des Caraïbes.

Walkyrie avec ses flotteurs latéraux – photo via blog de Cory Lunn

Ce bateau n’est pas sans rappeler plusieurs engins réalisés par Maurice Gahagnon, dont le dernier, que vous avez eu l’occasion d’admirer dans les Ptites News (N°8, N°11, N°14). Comme le dernier bateau de Maurice, mais avant lui différentes versions de Loisirs 3000 ou de Loisirs Nautic, Walkyrie utilise l’architecture canard. Le foil avant est remplacé par un flotteur qui doit supporter 20% de la masse de l’engin et de son équipage. Le foil arrière, équipé de volets, doit assurer les 80 % de portance restante. Le flotteur est une planche de surf modifiée. D’après Cory, elle doit permettre de suivre plus facilement l’état de la mer, en tout cas, mieux qu’un foil piloté par un trainard qui ne régulerait l’incidence qu’après le passage d’une vague.

Pour le gréement Cory pensait, dans un premier temps, utiliser celui d’un vieux Hobie 14. Mais suite à ses premiers essais remorqués, il a décidé d’opter pour une technique très utilisée dans les caraïbes : un bambou ! D’après Cory, c’est résistant, léger, bon marché. Le mât sera étayé par deux haubans et un étais. Il y aura un petit foc et une grand-voile de grande surface. Cory estime qu’avec un équipage de 300-400lb, il aura besoin d’environ 12 nœuds de vent pour décoller.

Le pilotage en direction est réalisé par un palonnier qui dirige la partie avant du bateau. La régulation des foils se fait, « comme dans un avion », par l’intermédiaire d’un double stick manche (un part occupant !) depuis le cockpit. En tirant le stick en arrière on augmente l’incidence. En poussant latéralement, on régule l’assiette.

Ce “contrôle actif”, va sûrement rendre le bateau instable. Cory conçoit que cela peu sembler étonnant, mais il fait le parallèle avec le pilotage d’une Bicyclette : « une fois que vous savez en faire, le pilotage devient intuitif ». Il pense que c’est la clé de la navigation avec ce type de bateau dans les vagues…

Essais

Plusieurs essais sans gréement (bateau remorqué) ont été réalisés avec une ou deux personnes à bord et avec ou sans les petits flotteurs latéraux.

Walkyrie essai de flotteur avant et avec deux personnes – photo via blog de Cory Lunn

Cory met régulièrement à jour une petite vidéo qui reprend les différentes étapes de son projet, construction et essais.

Je ne sais pas si le pilotage des foils en manuel est viable. J’avançai même le contraire dans l’article sur le V39 Albatross. Mais je précisais aussi que ce pilotage ne me paraissait pas fiable aux vitesses visées (haute). A basse vitesse, c’est autre chose… En 1979, Daniel Charles a dessiné et réalisé avec son frère, un très beau petit (voir mini) bateau, dont le pilotage était lui aussi entièrement manuel (assiette longitudinale et latérale). L’architecture de ce projet était en avance sur son temps, mais les matériaux de l’époque ne permettaient pas d’obtenir des foils suffisamment solides. Le projet a donc été temporairement « cryogénisé » en espérant des jours meilleurs. Jours qui, je l’espère, se rapprochent de nous (ou inversement, nous d’eux, que ceux qui comprennent lèvent la main !). J’espère que le projet de Cory démontrera qu’un pilotage manuel à basse et moyenne vitesse (voir haute !) est viable…

Pour plus d’informations et pour suivre l’évolution de ce projet, je vous conseille le Blog de Cory.

Remerciements

Cory Lunn


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

10 juillet 2010

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.

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



La technique de l’Hydroptère

10 mars 2008

Viens de trouver un site un peu ancien (2002) consacré à des Travaux Pratiques Longue Durée sur « La technique de l’Hydroptère » par 9 élèves ingénieurs en 2ème année d’Hydraulique et de Mécanique des Fluides à l’ENSEEIHT (Toulouse) encadrés par deux professeurs.

Les sujets abordés sont nombreux :

  • principe des hydrofoils et historique
  • choix des profils : NACA 0015 et EPPLER 817
  • réalisation d’une petite maquette « 2D » pour test de profils de foils
  • mesure de portance et trainée
  • simulations numériques avec Fluent et Xfoil
  • présentation très complète de la cavitation, avec nombreuses vidéos dont une rare de supercavitation (source inconnue):
     

    (regardez bien le profil horizontal : plat dessus, concave en dessous, rien à voir avec un profil « aérodynamique » classique…)

Le travail est d’excellente qualité et donne une très bonne vision globale de la problématique. Le seul reproche que je ferai est que les simulations et tests concernent des vitesses trop basses (10 m/s, 20 noeuds …) par rapport aux challenges actuels.


Underwater Express

17 janvier 2008

Nos amis états-uniens ont quelques caractéristiques bien connues:

  • ils n’aiment pas être en retard sur qui que ce soit dans le monde
  • ils voient grand
  • leur recherche scientifique est largement financée par le budget militaire.

Combinez tout ça et vous obtenez le projet « Underwater Express ». Pour reprendre les points un par un:


simulation de manoeuvre de torpille à supercavitation

simulation de l’injection de gaz (bleu foncé) pour remplir la poche de cavitation (cyan). Voir la photo du nez du Shqval pour la source d’inspiration…
intéressante simulation de la cavitation sur un cylindre, montrant que ce phénomène peut osciller

Supercavitation militaire

4 janvier 2008

Les premiers intéressés à aller vite dans l’eau sont, comme souvent, les militaires. Comme indiqué dans « le mur des 50 noeuds« , le destroyer français « le Terrible » détient toujours le record de vitesse des bateaux à déplacement avec 44.9 noeuds depuis 1935. Il est probable que son hélice tournait alors dans une grosse poche de cavitation, phénomène que tous les navires et qui plus est les sous-marins ont tenté d’éviter à tout prix par la suite.

Autour de 1999, il est apparu publiquement que les russes disposaient de torpilles capables d’atteindre 200 noeuds, soit 370 km/h sous l’eau (!!!), les Shkval. Ces torpilles propulsées par fusée tirent parti de la cavitation en créant une grosse bulle autour d’elles, réduisant énormément la friction avec l’eau: c’est le principe de la supercavitation.

Le contact de l’engin avec l’eau se limite à un petit cône à la pointe de la torpille (voir photo ci-dessous), et aux extrémités des ailerons qui « surfent » à la surface de la bulle.

Juste derrière le disque (ou cône, peut-être démonté sur la photo…) qui crée volontairement une poche de cavitation (de quasi vide) sur le nez de la torpille, on voit les tuyères par lesquelles du gaz est injecté pour « gonfler la bulle » et éviter ainsi qu’elle ne se referme sur le corps de la torpille.

A noter que plusieurs sources indiquent que le sous-marin Kursk qui a sombré en 2000 effectuait un test du Shkval, voire un tir de démonstration destiné à la vente de l’engin. Certains prétendent même qu’un ou deux sous-marins US étaient dans les parages pour observer ceci, voire interférer dangereusement. Mais ceci ne nous regarde pas, d’autant qu’il existe désormais un équivalent européen du Shkval : la « Barracuda » de Diehl BGT

sources:


WotRocket parie sur la supercavitation

4 janvier 2008

Un nouveau bel objet de carbone s’attaque au mur des 50 noeuds : le WotRocket australien a été baptisé et fera ses premiers runs en février sur le spot de Botany Bay cher à MacQuarie Innovation.

La cabine biplace abrite un barreur+règleur de voile (Sean Langman, ancien champion du monde de 18 pieds, australien, of course…) et un équiper régleur de foils (Martin ‘Tacka’ Thompson)

Le team est financé par Graeme Wood, l’entrepreneur internet qui a créé WotIf.com , dont le logo orne l’aile.

Les informations disponibles sont peu claires et les photos inexistantes, mais il semblerait bien que Wot Rocket ait fait le choix de foils supercavitants, comme SailRocket, mais apparemment avec des possibilités supplémentaires, comme l’indique cette phrase traduite d’ici :

« le concept supportant l’approche Wot Rocket est d’induire la supercavitation à basse vitesse, ou le contrôle peut être maintenu (?), et, de là, accélérer vers les hautes vitesses. Andy Dovell (ingénieur naval) indique qu’ils ont la possibilité d’injecter du gaz à l’avant des foils pour induire la cavitation mais, dit-il, ‘je ne pense pas que nous en aurons besoin, car la conception des foils est telle que nous devrions pouvoir travailler sur une serie de gammes de vitesses. ».

Inutile de dire que nous allons suivre ça de très près dans les prochaines semaines. En commençant par un articule sur la supercavitation, très bientôt.

Sources: