Foilboards

Manu Bertin me signale la « Shark Board » ou « Concept Shape 4 », développée par Bruno André et commercialisée par Advanced Hull Dynamics (AHD). Manu a également contribué à cette planche qu’il dompte apparemment très bien :

WindSurf Journal publie un article sur cette planche innovante, mais dont on n’a hélas pas encore d’image du foil.

C’est l’occasion de mentionner aussi quelques autres windsurfs à foils (ou foilboards à voile ?) rencontrés sur le net :

Neil Pryde Maui vend (et fabrique?) des « Rush foilboards » dotés d’un foil double, afin d’offrir la stabilité en tangage nécessaire (voir aussi les wakeboards et kite surfs sur le même concept). Là aussi, ça a l’air très fun, mais pas forcément rapide vu la fin de la video :

Développé autour des années 2000, « Le Foilboard » de Gérard Delerm est parvenu à voler avec un système de 2 foils en « canard », décrit de façon très complète sur le site.

Un précurseur des foilboards est Rich Miller : entre 1991 et 1997, il met au point une planche dotée de 2 foils : l’avant en T, l’arrière en Y :

miller.png

C’est pas très beau, mais ça marche… La conception de la planche est détaillée dans un document de 27 pages très complet de Rich Miller : « Hydrofoil Sailboard, Technical Notes, Photos, Instructions« .

Un engin encore plus ancien date de 1981. On le voit sur cette vidéo dès 3 minutes 33:

(article mis à jour après le commentaire de Manu Bertin, que je remercie pour ces infos) 

Windsurf : ailerons et spinout

Suite à quelques commentaires récents au sujet des ailerons de windsurf ici, voici un petit article sur l’importance de ce petit foil vertical.

Rôle et conception

l’aileron (« fin » en anglais) crée par effet hydrodynamique la force qui s’oppose à la dérive due à la composante de la portance de la voile perpendiculaire à la trajectoire.


forces sur une planche à voile, tiré de [2], forces en livres (lbs)

Pour une planche bien équilibrée, la position optimale du planchiste et de sa voile implique une force latérale sur l’aileron d’environ le tiers du poids total, soit environ 50 kg au maximum.

Les ailerons de windsurf ont un profil symétrique permettant de les utiliser sur les deux bords. La force latérale est créée par un « angle d’attaque » entre la direction d’écoulement de l’eau et l’axe de la planche : le nez de la planche pointe dans une direction légèrement plus au vent que le cap suivi. L’angle d’attaque dépend du profil, mais surtout de la surface de l’aileron : plus l’aileron est grand, plus l’angle d’attaque nécessaire à créer la force latérale est faible.

Le « spinout »

la FAQ de windsurf.rec (en anglais) décrit un phénomène qui surprend parfois les planchistes dans des conditions extrêmes: le « spinout ». Il se manifeste comme un lof brusque, glissade de l’arrière de la planche comme si l’aileron s’était cassé brutalement.

3 causes distinctes ou combinées peuvent provoquer la perte d’efficacité de l’aileron:

  1. le décrochage, du à une angle d’incidence trop élevé : l’écoulement de l’eau devient alors turbulent autour de l’aileron
  2. la ventilation, due à la présence d’air sous la planche ou de bulles dans l’eau, notamment en réception de saut où l’angle d’incidence peut simultanément être momentanément élevé. L’aileron se trouve alors dans un mélange eau-air turbulent et peu dense.
  3. la cavitation, souvent invoquée par ces frimeurs de planchistes sur les blogs ;-). Comme elle ne peut se produire que vers 40-45 noeuds, seuls les chasseurs de records ont peut-être « réussi » à créer une bulle de vide autour de leur aileron…

Remèdes

  1. en cas de décrochage (= spinout à basse vitesse), les conseils [4], [5] sont :
    1. réduire la pression sur le pied arrière, voire le tirer à soi en soulevant rapidement la planche par le strap. Ceci réduit instantanément l’angle d’attaque. et rétablit l’écoulement laminaire.
    2. réduire la surface de voilure. Finian Maynard a réalisé son record avec une voile de 5m², soit la moitié des 10m² permis par la classe !
    3. augmenter la taille de l’aileron. Maynard en avait un de 28 cm [3]
  2. pour éviter la ventilation, il faut maintenir la planche en contact avec l’eau, donc absorber les vagues avec les jambes plutôt que de sauter à tout va. Il existe apparemment aussi des jupes anti-ventilation censées empêcher l’air de se glisser sous la planche, mais je n’ai pas trouvé d’information concrète à ce sujet
  3. atteindre plus de 50 noeuds en windsurf exige des ailerons spécifiques car la cavitation est inévitable à ces vitesses. Quelques pistes:
    1. usiner les ailerons plutôt que les mouler, pour une meilleure précision du profil [7]
    2. concevoir des ailerons à profil asymétrique, utilisables sur un seul bord mais à angle d’attaque proche de 0°
    3. utiliser des profils supercavitants

Références:

    1. The Drake Chronicles Page : Physics of Windsurfing sur star-board.com
    2. Jim Drake « An Introduction to the Physics of Windsurfing« , 2005
    3. A. Kunoth, M. Schlichtenmayer, C. Schneider « Speed Windsurfing: Modeling and Numerics « , 2006, Int. J. of Numerical Analysis and Modeling, Computing and Information, Volume 4, Number 3-4, Pages 548–558
    4. discussion sur plusieurs thèmes dont le spinout sur le forum de Starboard.
    5. FAQ de windsurf.rec (en anglais)
    6. interviews de Ian Fox et Martin Van meurs sur windsurf.me.uk
    7. Airfoil Designs Help Improve Sailboard Performance, Gerhard Opel, Tectonics, Maui

      L’engin à voile le plus rapide sur l’eau

      .. est une planche à voile ! (standard ?)

      En avril 2005, Le Mistral a propulsé Finian Maynard (117 kg, ça aide dans ce sport 😉 ) à 48.7 noeuds sur 500 m sur un canal aux Saintes Maries de la Mer lors de l’événement annuel « Masters Of Speed« .

      Observez bien cette video :

      1. Le vent réel arrive au largue, la voile est bordée pour le près bon plein à cause du vent apparent.
      2. Maynard suit soigneusement le bord au vent du canal pour bénéficier de l’eau la plus calme.
      3. Lorsqu’il sort de l’eau, il est content. Mais surtout on voit que sa planche n’a rien de spécial en apparence. Il serait cependant intéressant de savoir si l’aileron a été spécialement étudié pour ces vitesses.

      Le record n’a pas été battu ces 2 dernières années, peut-être par manque des conditions idéales de vent. Le prochain objectif de Maynard et ses amis est évidemment de franchir le « mur des 50 noeuds » sur ce canal, mais l’Hydroptère n’en est pas loin non plus, et sur mer.