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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Dispositifs anti-ventilation

19 juin 2010

Les systèmes empêchant la propagation de la ventilation

Cet article essayera de traiter des dispositifs empêchant une bulle de ventilation de se propager depuis la surface vers une surface portante, le long d’une surface verticale (safran, jambe d’un foil en T) ou inclinée (foil traversant).

Lorsqu’un profil a une forte charge, cela crée une forte dépression sur son extrados, ce qui peut alors aspirer de l’air depuis la surface.

En transposant des astuces utilisées sur les avions, j’ai imaginé 6 familles de solutions résolvant ce problème. Les 3 premières étant bien connues, je les rappelle juste pour tenter d’être exhaustif.

I-Diminution de la charge alaire

Sûrement la solution la plus simple, elle consiste à :

  • augmenter la surface
  • diminuer l’incidence
  • changer de profil pour un profil avec un Cz plus faible.

Ainsi, la dépression locale sera plus faible, bien que la portance totale reste la même.

Ceci dit, ces 3 actions repoussent plutôt le problème (la ventilation réapparaîtra à plus haute vitesse) qu’elles ne le résolvent. De plus, on augmente fortement la surface mouillée, la traînée…

On peut aussi essayer de diminuer la portance totale : régler la voilure pour qu’elle pousse moins le bateau sous le vent (meilleur Cz/Cx, choquer, prendre un ris…), éviter les surcharges transitoires (contrôle de la pression du pied arrière en windsurf pour éviter le spin-out, systèmes d’amortissement, pilotage en douceur), incliner le bateau et se servir du foil principal pour assurer l’anti-dérive (moth à foil),…

II-Changement de l’angle de flèche

Un problème similaire s’est posé en aéronautique (ma référence préférée, les efforts de R&D y ayant été plus élevés) lorsque les premiers chasseurs à réaction ont fait leur apparition au sortir de la 2nde Guerre Mondiale, munis de l’aile en flèche inventée par les Allemands.

Messerschmitt 262, une des premières ailes en flèche - http://www.aviastar.org/air/germany/me-262.php

 

La flèche est l’angle formé entre le bord d’attaque et la direction d’avancement de l’appareil.

A faible vitesse (donc à forte incidence), les filets d’air ont tendance à glisser, vers l’extérieur. Ceci diminue la portance de l’aile. Or, c’est justement aux fortes incidences (virages serrés, atterrissage) que cela est critique. De plus, les bouts d’aile (qui sont munis des ailerons contrôlant le roulis) en pâtissent en premier, créant de graves problèmes de contrôle à basse vitesse (rajoutez à cela des réacteurs longs à changer de régime et vous obtenez une série de crash dans les années 50).

Bien que ca ne soit pas tout à fait comparable à la propagation de la ventilation, c’est une problématique similaire : bloquer la propagation d’une discontinuité de pression le long d’un profil.

La solution évidente de diminuer la flèche n’en est pas une puisqu’alors ce n’est plus une aile en flèche…

Par contre, on peut avoir une flèche dite négative

Sukhoï 47 berkut et moth. Flèche inverse sur les ailes ainsi que la jambe du foil - DR

Avantages : Intuitivement, on comprend bien que les filets d’air glissent alors vers l’intérieur, ou qu’une bulle de ventilation aura besoin de très forts gradients de pression pour se propager « vers l’avant ». La construction du moule est aisée.

Inconvénients : Comme dit dans l’article sur les obstacles, cette flèche négative est un piège à crasse. Cette formule crée de graves problèmes structurels en torsion, compliquant la construction de l’intérieur du foil (longerons, boites de torsion etc).

III-Les fameuses fences ou cloisons

Multiples cloisons d’un Sukhoï 22 - Dermsdorf/Kölleda, Allemagne - wikipedia

C’est la première solution qui a été appliquée aussi bien en aéronautique que dans le monde des foilers. Son adaptation aisée sur un profil déjà construit présentant des problèmes est une des explications de son succès. De plus, on comprend intuitivement son mode d’action. C’est une barrière physique bloquant un phénomène se propageant transversalement.

Fences empêchant la ventilation de descendre, foil en L Trifoiler - photo F Monsonnec 2005

Mais elles ont été abandonnées en aéro. à partir des années 60. Peu efficaces, créant beaucoup de surface mouillée, compliquant la construction. Dans le cas où elles auraient réussies à perdurer jusqu’aux années 90, l’apparition de la furtivité et de la réduction de la SER (Surface Equivalente Radar) les aurait supprimées.

L’hydroptère a depuis changé de foils et abandonnés ses fences, serait-il là aussi un précurseur ? - photo F Monsonnec 2003

Avantages : « retrofit » possible, conception intuitive, solution éprouvée. 

Inconvénients : piège à crasse, construction pénible, traînée (surface mouillée + liaison de 2 profils à 90°)

IV-Les décrochements de bord d’attaque

Cette solution vise à remplacer la barrière physique par une immatérielle, constituée par des vortex créant une forte discontinuité du champ de pressions.

Décrochement de BA et son vortex

Cette illustration ainsi que d’autres sont issues de ce très bon site.

Cette solution a été très utilisée sur les avions dotés d’aile delta (ailes qui nécessitent de toute manière des calculs poussés de vortex), mais on remarque peu ces décrochements car on les confond généralement avec les volets/becs de bord d’attaque.

Avantages : peu de traînée

Inconvénients : conception nécessitant des calculs poussés, non « retrofittable » ou ajustable (je me vois mal tronçonnant un foil), construction difficile (imaginez la forme d’un éventuel longeron, disposer les peaux sur le moule,…)

L’hydroptère présente maintenant des décrochements de BA, mais je pense que c’est plus pour séparer les profils « basse vitesse » servant au décollage et le reste du foil « haute vitesse »

V-Le bord de fuite en dents de scie

Là aussi, le but est de créer des tourbillons qui vont séparer les flux. Toutefois ici le but semble plus d’empêcher les décrochages de bouts d’aile de migrer vers l’avant.

 

B-2 et son bord de fuite en dents de scie

Cette fois, c’est de ce site que viennent les illustrations.

Cette solution est très peu documentée, c’est la plus récente et sûrement la plus complexe à calculer. De plus, son utilisation sur des appareils  modernes reposant sur un asservissement électronique pour voler est assez éloignée d’un foiler. Enfin, les dents de scie participent activement à la furtivité, dès lors il faut démêler avantages aérodynamiques et avantages signature radar, donc on ne sait pas toujours ce qui à poussé le concepteur à ce choix.

Avantages (sur le papier) : seule solution ne piégeant pas les algues.

Inconvénients : profils à corde variable (problème de nombre de Reynolds, etc), forme complexe, non « retrofittable », non ajustable, non éprouvée.

VI-La fente d’aile

Le meilleur pour la fin. Cette solution est appliquée sur de nombreux avions de combat, mais elle est peu remarquée car très discrète.

Fente réalisée sur le BA, créant des vortex

Cette solution, comme les deux précédentes, a l’avantage de créer peu de traînée à basse vitesse, et de gagner en efficacité au fur et à mesure que la vitesse augmente.

Avantages : facilement « retrofittable » et ajustable

Inconvénients : je n’en vois pas. Peut être est-elle peu efficace pour une application anti-ventilation ?

Il me semble donc que c’est la meilleure des solutions, peut être en combinaison avec la 1. Faire une encoche à la scie sur le bord d’attaque et poncer paraît plus simple qu’installer des cloisons. Et si cela ne marche pas, il suffit de réutiliser les moules femelles pour faire un coffrage et « reboucher », ou pour diminuer la fente. L’agrandir ne devrait pas être un soucis.

Conclusion

Aujourd’hui, les fences sont la réponse dominante (voire unique) des foilers ayant des soucis de ventilation. Au vu de leurs inconvénients et de l’existence de solutions plus simples (bien que moins intuitives), cela m’étonne que le monde de la voile ne s’en débarrasse pas tout comme l’aéronautique les a délaissées depuis 50 ans.


Les obstacles…

12 mai 2010

Un problème va se présenter à tous les voiliers pourvus de foils naviguant à haute vitesse en pleine mer. C’est la rencontre avec un OFNI (Objet Flottant Non Identifié).

C’est un fait, la mer est parsemée de déchets, d’obstacles et autres, allant de l’algue au container perdu. Cela a déjà coûté de nombreux voiles de quille durant le Vendée Globe, la perspective de bateaux tels l’hydroptère maxi déboulant à plus de 40nds sur un OFNI est à anticiper. La récente forte médiatisation du « 6ème continent de déchets », montre que certaines zones de fortes concentrations font que statistiquement, il faut envisager une rencontre.

Les types d’obstacles

Pour essayer d’être complet et d’envisager toutes les possibilités, on peut classer les obstacles en 3 sous-catégories. J’ai élaboré ces catégories principalement en fonction des solutions à appliquer.

Les obstacles de type I sont de petites dimensions (inférieure à 30cm) et mous. Ce sont les algues, les petits poissons, des déchets humains variés (bouteille plastique, lien de pack de bière, sac plastique…) ainsi que biologiques.

Ceux de type II sont de grandes dimensions (1m < longueur + largeur + hauteur < plusieurs dizaines de mètres) et rigides. Ce sont des mammifères marins (baleines), des déchets flottant ou semi-immergés (drums de 200l, billes de bois, container tombés lors de tempêtes), des icebergs voire tout simplement d’autres embarcations (de la barque de pêche au sous-marin nucléaire).

Une dernière catégorie, type III, est nécessaire pour regrouper les obstacles peu volumineux, peu rigides mais ayant une très grande longueur. Ce sont les forêts de kelp, les filets dérivants (abandonnés ou pas), des aussières en polypropylène (qui flotte), les cordes reliant les casiers à leurs flotteurs, les fermes aquacoles à la dérive…

Les solutions

Type I

Les obstacles de type I ne sont pas dangereux structurellement, mais les plus déformables d’entre eux vont se coller aux foils (généralement en restant bloqués à cheval contre le bord d’attaque) et dégrader leurs performances.

On peut envisager des bords d’attaque avec un très faible rayon (très pointus) afin de trancher les algues et autres. Mais les profils performants aux faibles vitesses ont plutôt des bords d’attaque épais. De plus, ces obstacles sont très souples et possèdent peu d’inertie, ils ont donc vraiment tendance à épouser la forme du foil sans se casser, il est très dur de couper un objet mou non tendu (jetez une cordelette de 20cm sur un sabre…).

La deuxième solution est de faire les bords d’attaque en flèche, de manière à ce que l’obstacle glisse vers le saumon et s’évacue. Mais une fois qu’il a épousé le profil, le déchet ne subit plus que très peu d’efforts puisqu’il se trouve dans la couche limite. Toutefois, cette solution reste nécessaire, du moins on évitera tout « piège à crasse » et flèche négative sur les appendices. Les windsurfers connaissent bien les « ailerons anti-algues » (exemple gamme Select).

Ailerons « anti-weed » de la gamme Select

Pour les voiliers les plus grands destinés à croiser au large, on peut envisager un système automatique « balayant » le profil. La commande d’un tel système peut être assez simple : 2 ou 4 jauges d’effort mesurant les flexions du foil dans deux directions.

En vert, les jauges permettant de connaître la portance disposées sur l’intrados et l’extrados), en rouge celles permettant de connaître la traînée. On en déduit le rapport Cz/Cx. Ce système peut être complexifié (rajout d’une sonde de vitesse) ou simplifié (se servir de seulement 2 jauges au lieu de 4)

Cela permet de connaître le rapport Cz/Cx (coefficient de portance/coefficient de traînée). On mesure la polaire en condition normales (exemple de polaires).

Exemple de deux polaires de foils. Ici, CL=Cz et CD=Cx

Dès que le calculateur mesure, pendant plusieurs secondes, un point qui est en dessous de cette polaire (Cx trop élevé), il décide de balayer un coup ou de déclencher une alarme. Si le système mesure un point au dessus de cette polaire, cela signifie qu’il a buggé. Ou alors que le foil a une conception tellement atypique qu’un obstacle diminue son Cx… J’ai imaginé rapidement 2 systèmes de « balayage ».

Navette glissant le long du bord d’attaque. Cette solution ne fonctionne pas pour les foils à fences. Toutefois, elle serait utile pour nettoyer les moucherons collés sur les bords d’attaques des planeurs et dégradant leurs performances.

Ici, c’est (en rouge) un câble noyé dans le bord d’attaque, attaché à l’extrémité du foil, qui, lorsqu’il est tendu (son deuxième point d’attache est à l’avant du flotteur), entraîne avec lui les algues et augmente la flèche apparente, les algues glissent donc vers la pointe du foil. Ceci effectué, le point d’accroche supérieur reviendrait en position et le câble se relogerait dans le "BA"

Type II

Les obstacles de type II sont les plus impressionnants. Comme l’écrit C. Tisserand :

 » … Il ne faut pas perdre de vue non plus, même par mer calme, les accidents qui peuvent être causés aux ailes marines par les corps flottants : il n’y a en effet aucune commune mesure entre heurter un « fût de 200 litres » avec l’étrave d’un « classe III » à 10 nœuds et avec une aile marine à 25 nœuds ! Il n’y a aucun espoir d’arriver jamais à réaliser une structure résistant à un pareil choc. Il est nettement préférable de rechercher des structures « effaçables », c’est-à-dire dont les ailes marines peuvent se replier vers l’arrière en cas de choc, avec un minimum de dégâts (rupture d’un câble par exemple)…”

La solution de l’effacement (foil articulé, tel un safran de voile légère) ne me paraît pas judicieuse à haute vitesse (plus de 30nds), car l’inertie du foil (pièce massive car reprenant des efforts très élevés, foil de l’Hydroptère : 240kg, 6 m) l’empêchera de pivoter suffisamment vite. Un peu comme si vous lanciez en l’air une brique et la frappiez avec une batte de base-ball : la brique est libre de se déplacer (le foil peut pivoter) mais son inertie fait que l’impact sera élevé et causera sa destruction. De plus, l’effacement induit une perte de portance brutale qui peut être très problématique (crash d’un hydroptère ou envol d’une aile d’eau). Mais ce volume important, qui rend ces obstacles si terrifiants, est aussi leur point faible : il permet une détection très aisée. C’est là que le groupe Safran (Sagem) entre en jeu, avec son détecteur d’OFNI. Ce système fonctionne via une caméra infrarouge, a l’avantage d’exister mais est peut-être trop high-tech pour le plaisancier. Ce genre de système, reposant sur une caméra dont les images sont stabilisées (gyroscopes, accéléromètres…), et éventuellement un logiciel de reconnaissance de formes, est plus dans l’univers de la défense anti-missiles (dont il est d’ailleurs issu) que du nautisme.

On peut par contre envisager un sonar, voire un sonar 3D, immergé et dirigé vers l’avant (par exemple intégré dans le bulbe de liaison d’un foil en T). Lorsque le sonar détecte un obstacle, il émet une alerte ou commande un changement de cap au pilote automatique, et ce jusqu’à ce que l’obstacle ne soit plus détecté. Le pilote reprend le cap une fois que le GPS indique que le voilier a parcouru deux fois la distance de détection du sonar…Le système peut même être raffiné afin que le pilote abatte quand le bateau est au près, et lofe quand le cap à suivre est au largue, évitant ainsi tout virement/empannage impromptu. L’inconvénient de ce sonar est qu’en cas de mer formée, il sera peu en mesure de détecter un obstacle flottant avec peu de tirant d’eau (ex : grande planche de bois à la surface). Les obstacles à la surface peuvent par contre être vus par le barreur, qui sera éventuellement assisté d’une caméra (infrarouge pour la nuit) disposée en hauteur. Plus spécifiquement pour les cétacés, des systèmes dits « pinger » existent déjà. Ces systèmes, se basant sur des sondeurs classiques, avertissent (ou plutôt font fuir) les cétacés. A noter que le sonar précédemment évoqué sert aussi de pinger.

Type III

Non en réalité, ce sont les obstacles de type III qui posent le plus de problèmes. Ce sont quasi exclusivement des dispositifs de pêche, et ils sont très répandus, sur toutes les mers du globe. Leur faible volume interdit la détection automatique par un moyen simple et fiable. Ne reste plus donc que la solution de l’effacement, et du bord d’attaque tranchant. A quelle occasion de l’histoire aéronautique, ce problème de résister à des câbles a t-il déjà été posé? Hé bien, comme quasiment tout en aéronautique, lors de la 2nde guerre mondiale.

« Fin juin 1944, les Allemands s’aperçurent que les Britanniques commençaient à dresser des rideaux de ballons captifs le long des côtes, ainsi qu’à la périphérie de Londres et des principales agglomérations visées, pour déséquilibrer les V1 et les faire chuter prématurément. Les câbles retenant ces ballons endommageaient ou sectionnaient les ailes des missiles, provoquant leur perte de contrôle. Les Allemands installèrent donc une lame tranchante sous le revêtement du bord d’attaque des ailes, pour trancher les filins retenant les ballons, évitant ainsi l’endommagement ou l’arrachement de la voilure. La parade se révéla si efficace que les Anglais perdirent 630 ballons durant l’offensive V1 contre l’Angleterre » (voir information issues du site Association Fort de Litroz-DR). On peut citer aussi le Northrop XP-79 « Flying ram ».

Northrop XP-79 « Flying ram »

Les premiers jets étant bien plus rapide que les bombardiers à hélice qu’ils devaient abattre (+ 400km/h), et ne disposant que de canons à courte portée (600m), il était difficile pour les pilotes de ne pas percuter leurs cibles. Cet avion devait donc être équipé de bords d’attaque en magnésium de 1,9 cm d’épaisseur, non pas comme technique principale d’attaque, mais « au cas où ». Autre projet, resté lui sur la planche à dessin, le « Zeppelin rammer ».

Projet « Zeppelin rammer »

Ce petit « planeur » devait être remorqué par un chasseur, largué à bonne altitude, puis il allumait son moteur-fusée à combustible solide, effectuant une première attaque classique (roquettes),  puis une seconde en percutant sa cible avec ses ailes renforcées. Il y a au moins deux cas d’avions (Fouga Magister et EA-6B) ayant coupé des cables de remontées mécaniques avec leurs dérives et ayant continué leur vol sans problème. Bien d’autres cas impliquant des avions et des lignes électriques ou téléphoniques existent. Des couteaux en acier traité, disposés à l’intérieur de la stratification du bord d’attaque d’un foil, permettraient donc d’avoir un bord d’attaque épais, mais résistant à un obstacle de type III, le tranchant s’il oppose suffisamment de résistance. Sinon, le voilier perd juste progressivement de la vitesse, et un « balayage » peut être effectué. En cas de choc violent suivit du « tranchage » de l’obstacle, cela se fait au prix d’une légère détérioration du profil (la matière englobant localement la lame est enfoncée/arrachée). On pourra, après arrêt, réparer sur place (il existe des mastics et époxy pouvant être appliquées sous l’eau).

Un des cocktails de solutions possible

Un foil en légère flèche, équipé de lames aciers noyées dans le bord d’attaque, et d’un sonar relié au pilote automatique, me paraît être un système simple, réalisable facilement et permettant de régler le problème de la plupart des obstacles rencontrés au large.

Toutefois, des systèmes plus complexes (balayage automatique des algues, meilleure détection, tir de torpille préventive ^^) restent à mettre au point. Avec l’augmentation de la vitesse des grands voiliers océaniques, et l’hécatombe qui s’en suit au niveau des voiles de quille, dérives et safrans, il y a fort à parier que l’innovation viendra de ce domaine où les budgets sont élevés, plutôt que du monde des foilers.

Ps : j’ai lu ici (pages 2,3,4) la possible présence d’un sonar sur l’Hydroptère mais sans pouvoir vérifier l’information et définir ses capacités. En savez-vous plus

Par Xavier Labaume 05-2010


Rétrospective « Foilers! »…

12 août 2009

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


Foilborne

21 février 2008

trouvé sur le blog Foilborne du Moth-iste anglais Adam May :

Une jolie photo de son safran en pleine ventilation (cliquez dessus pour l’agrandir). On voit assez nettement que le « trou dans l’eau » se prolonge jusqu’au bas du safran, et on devine de grosses poches d’air au dessusdu foil. Comme Adam le dit, pas évident de faire cette photo d’une main en gardant le contrôle du Moth de l’autre dans ces conditions …

Une autre idée assez sympa, c’est de monter une caméra au bout d’un tangon, ce qui lui permet de s’auto-filmer tout en changeant l’angle de prise de vue.

Montage :

Résultat:


Hydroptère

11 octobre 2007

une belle illustration figure sur la page d’accueil de hydroptere.com ces jours-ci:

Cette « simulation de l’écoulement à 52 noeuds » autour du foil au vent de l’Hydroptère est calculée par un code CFD « diphasique » (Fluent je présume?) qui simule à la fois l’eau et l’air. On voit que la dépression sur le dos du foil creuse la surface verte de l’eau, formant la cavité en bleu, marquées par les courbes de niveau noires. C’est donc une simulation de la ventilation.

La circulation de l’air est représentée par les filets verts clair « entrant » par le coin bas droit de l’image et créant le tourbillon dans la partie supérieure de la figure. Quant à la zone rouge/jaune, s’agit-il de la zone susceptible de caviter ? « Blue is good, red is bad, that’s all I know about FEM » disait un responsable marketing de SolidWorks… Avec un bord d’attaque arrondi et un intrados convexe, il se pourrait bien que ce profil cavite aussi « en dessous »

Joli calcul donc, mais c’est plutôt le foil sous le vent qui serait intéressant, avec une vue de la partie immergée, sur laquelle j’ai toujours une idée qui me semble originale …

 



La ventilation

31 mars 2007

Un autre phénomène hydrodynamique ennuyeux pour les bateaux rapides est la « ventilation ».

A ne pas confondre avec la cavitation, ce phénomène est également lié à la dépression causée à la surface supérieure d’un foil, mais aussi à l’arrière de tout profil se déplaçant juste sous la surface de l’eau.

Si la dépression descend en dessous de la pression atmosphérique, l’air est « aspiré » vers le bas et cause un « trou dans l’eau ». Outre un sillage plus important, ce phénomène cause surtout une perte d’efficacité du foil, particulièrement désagréable autour du safran d’un gouvernail : le bateau ne peut plus être dirigé correctement.

Pour contrecarrer cet effet, les foils sont munis de « fences », petites plaques horizontales destinées à limiter la zone de basse pression vers le haut.

Les bateaux à moteur sont également souvent dotés de plaques horizontales au dessus des hélices, baptisées à tort « plaques anti-cavitation ». En fait elles évitent la ventilation qui pourrait être causée par l’hélice.