Plus vite que le vent ?

Oui, un voilier peut aller nettement plus vite que le vent !

Les principes physiques de la voile sont expliqués de façon simple dans « La voile, un jeu d’enfants »

Ce qu’il faut retenir (les maths et la physique seront abordés dans d’autres articles):

  1. Une voile fonctionne comme une aile d’avion : plus l’air circulant sur la voile va vite, plus la « force aérodynamique » sur la voile augmente, et donc sa « composante propulsive » qui fait avancer le bateau.
  2. Le « vent apparent » ressenti sur le bateau est la somme du « vent « réel » et du vent du à la vitesse du bateau. Plus le bateau va vite, plus le vent apparent est fort et arrive par l’avant du bateau
  3. Le bateau est freiné par sa « trainée », due au frottement du bateau dans l’eau, et qui augmente très fort avec la vitesse.
  4. Finalement, la vitesse du bateau s’établit à l’équilibre entre la force propulsive qui l’accélère, et la trainée qui le freine.

La vitesse du voilier dépend donc:

  1. de sa construction, qui vise principalement à réduire la trainée:
    • le record de vitesse à la voile est détenu par une planche à voile ! Légère et planant sur la crête des vaguelettes, sa « surface mouillée » est minimale
    • au delà d’une certaines vitesse, les dériveurs légers et les multicoques se mettent à « surfer » : leur coque sort de l’eau, la trainée diminue et ils accélèrent brutalement.
    • les foils permettent de soulever le bateau hors de l’eau, diminuant encore plus la surface mouillée.
  2. de sa direction par rapport au vent réel:
    • « vent debout », directement face au vent, la voile ne fonctionne pas, le bateau n’avance pas.
    • au « vent arrière » , le bateau « poussé » par le vent ne peut pas dépasser une fraction de la vitesse du vent.
      S’il allait à la vitesse du vent (au moteur…), le vent apparent serait nul et les voiles ne créeraient aucune force.
    • aux autres angles par rapport au vent, la vitesse d’un bateau est décrite par une courbe appelée « polaire de vitesse » comme celle ci-dessous, correspondant à un grand voilier de croisière de 32 m (je cherche des polaires de multicoques et de foilers…) On y voit que:
      • les vitesses maximales sont atteintes au « largue », entre 90° et 150° du vent réel
      • à ces angles, le bateau va plus vite que le vent ! Au Coin des experts SEED, on mentionne qu’un multicoque au surf atteint 1.5x la vitesse du vent, et que les bateaux à foils atteignent 2x la vitesse du vent (pas plus ?)
  3. Finalement assez peu de la vitesse du vent réel : avec un vent 2x plus fort, un bateau ne va pas 2x plus vite, comme on le voit également sur la polaire ci-dessous.
    Sauf s’il se met à « surfer » ou à « voler » grâce à ses foils !


(cliquer pour agrandir)

Autre référence: The Physics of Sailing

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eXplorius

Le prix Pininfarina 2006 du design a été décerné au jeune Arnold Freidling pour son projet eXplorius de bateau de croisière monocoque à foils.

Le design est magnifique. Je ne suis cependant pas absolument convaincu qu’il soit réalisable sans un profond re-engineering…

(plus d’images sur projet eXplorius et ici)

références:

  1. SeaSailSurf.com
  2. News.fr

Bladerider

le Bladerider est un « Moth » produit en Autralie. SeaSailSurf le décrit en détail et en français.

D’après ce que j’ai compris, les foils ont des volets orientables, commandés automatiquement (via des flotteurs?). Le rappel est à la charge du barreur, comme sur un dériveur classique. J’aimerais bien voir la bête dans le clapot, et aussi à qui ressemble un virement de bord avec cet engin. Et l’essayer, bien sur !

l’Hydroptère à 46.5 noeuds !

Ce n’est pas encore un record officialisé, mais selon cet article , le 20 janvier l’Hydroptère a battu les records de vitesse de voiliers sur 500m et sur 1 mile nautique, et semble en mesure de battre le record absolu de vitesse à la voile détenu par une planche à voile, avec 48.7 noeuds sur 500 m (~88 km/h) sur un canal de Sainte-Marie-de-la-Mer

La vidéo originale sur le site de l’Hydroptère est de meilleure qualité et la musique plus supportable…