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Préambule Ce chapitre va nous permettre dexpliquer et, souhaitons le, de comprendre comment un bateau se déplace par la seule force du vent dans les voiles…

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Présentation au sujet: "Préambule Ce chapitre va nous permettre dexpliquer et, souhaitons le, de comprendre comment un bateau se déplace par la seule force du vent dans les voiles…"— Transcription de la présentation:

1 Préambule Ce chapitre va nous permettre dexpliquer et, souhaitons le, de comprendre comment un bateau se déplace par la seule force du vent dans les voiles… Les éléments physiques qui régissent ces principes sont identiques que cela soit pour une voile (aérodynamique) que pour une dérive ou un safran (Hydrodynamique). Nous pouvons donc retenir que : ce qui est vrai dans lair pour la voile lest aussi dans leau pour la dérive. Nous parlerons de « fluides » que cela soit pour lair ou pour leau.

2 Aérodynamique Effet Venturi : Lors dun rétrécissement de la section où sécoule un fluide incompressible, il sen suit une augmentation de la vitesse et une diminution de pression. Portance : Lorsque le vent percute une voile il se déplace plus rapidement sur lextrados que sur lintrados. La différence de pression entre lextrados (basse pression) et lintrados (haute pression) crée la Portance.

3 Aérodynamique Laminaire: Si les particules du fluide suivent un itinéraire dans le sens de lécoulement et quen tout point de lespace le liquide a la même vitesse à tout instant, on dira que lécoulement est laminaire. Turbulent : Lorsque le fluide en mouvement, rencontre une discontinuité ou un obstacle, sa vitesse est perturbée et le courant est dit turbulent. Cest le cas de lécoulement autour de voiles mal réglées ou lors du vent arrière. Attention, turbulent ne veut pas dire nécessairement apparition de tourbillons. Il peut y avoir turbulence dans un écoulement linéaire Ecoulements : Lorsquun fluide est en mouvement, lécoulement des particules peut être de différents types. La physique en distingue deux: lécoulement laminaire et lécoulement turbulent.

4 Aérodynamique Profil : Corde Extrados Intrados Attaque α α : Angle dincidence entre direction du fluide et la corde du profil.

5 Aérodynamique Couche limite : Présentons maintenant une aile (voile, dérive…) à un fluide. Tout se passe comme si cette aile était confinée dans un cocon de molécules plus ou moins au repos. Les molécules au contact adhèrent à la surface de la paroi. Cest ce qui explique quon a loccasion dapercevoir des gouttes deau collées sur le pare-brise dune voiture. Ces particules adhérant aux parois freinent aussi les particules voisines. Ce processus se répète jusquà ce que, arrivées à une certaine hauteur, les particules retrouvent leur vitesse originelle, autrement dit la vitesse du fluide ambiant. Plus nous nous éloignons de la surface du pare brise, plus les molécules dair vont être entraînées par lécoulement de lair autour de la voiture. La vitesse du fluide augmente alors de zéro sur la paroi jusquà la vitesse découlement libre au sein du fluide. La couche limite est cette enveloppe mince autour dun corps plongé dans un fluide où les particules sont ralenties.Cest à lintérieur de cette couche limite que vont se trouver les principales résistances à lavancement telle que la traînée.

6 Aérodynamique Cest donc la courbure de laile qui permet lapparition de la portance. Plus la courbure est importante, plus la portance est grande… jusquà une certaine limite: le décollement. Le décollement peut être assimilé à un dérapage sur le fluide. Lorsque linclinaison de laile par rapport à lécoulement du fluide est trop importante, les particules de ce fluide ne parviennent plus à lécher la surface du profil. Le flux décolle alors de la paroi pour rejoindre une direction proche de lécoulement général. Comme nous le voyons sur le dessin, lécoulement devient plus turbulent, voire tourbillonnaire. La traînée est donc importante. La force aérodynamique en est considérablement réduite, puisquune partie de laile seulement est alors efficace. Cest notamment le cas lorsquune voile est sur-bordée. Nous verrons plus loin, le phénomène est identique pour un coup de barre exagéré. Décollement:

7 Force aérodynamique FA : Une voile est une aile creuse pourvue dun Intrados (coté concave ou lon observe une surpression) et un extrados (coté convexe ou lon observe une dépression). La Force Aérodynamique (ou portance) est la résultante des forces qui sexercent en tout point de la voile. Le point dapplication de cette force aérodynamique totale est le centre vélique (C.V.) de la voile. La résultante sexerce perpendiculairement à la corde du profil. Si je dessine un voilier et que jy place la voile je peux enfin discerner cette force aérodynamique qui est dirigée cette fois vers lavant du bateau. On parlera de force aérodynamique et plus de portance. Remarque : Plus la voile est plate, moins la dépression sur lextrados sera forte et la force aérodynamique importante. Plus je creuse la voile, plus je gagnerai en puissance. Mais pas de trop, car je dois garder une forme aérodynamique suffisante pour éviter le décollement.

8 Poussée Vélique La grandeur de la poussée vélique est fonction de plusieurs paramètres : - langle dincidence(angle vent apparent/voile) - Le creux de la voile, - La vitesse du vent. La Poussée Vélique se décompose ainsi : FP FD PV VENT

9 Force Hydrodynamique FH : Une dérive (ou un safran) fonctionne exactement comme une aile ou une voile. Le fluide sera maintenant de leau. La densité et donc la viscosité de leau fait que nous aurons, pour compenser la force aéro, besoin dune superficie plus petite. Les forces et résistances qui sexercent sous leau sont plus importante que dans lair. Si le bateau ne possède pas de dérive, le bateau se déplacera, non pas vers lavant, mais dans le sens de la force aérodynamique. Le déplacement latérale du bateau crée un écoulement autour de ses appendices. Lécoulement exercé sur la dérive crée une force hydrodynamique sur lextrados. Cest cette force qui permet au bateau de moins dériver. Nous lappellerons également « force antidérive ».

10 Force Hydrodynamique Centre de gravité dun bateau : Comme tout objet entrant dans le champs dattraction de la terre, un bateau possède un centre de gravité : point dapplication de la force de Newton : la pesanteur. Ce centre de gravité est invariable sauf au moment ou son équipage monte a bord et sil se déplace Centre de carène: Le centre de carène correspond au centre de gravité de la partie immergée du bateau. Elle est orientée vers le haut et varie de position en fonction de la gîte, de son assiette longitudinale et de son enfoncement dans leau.

11 Vent Apparent Un voilier qui se déplace subit à la fois le vent atmosphérique et le vent de vitesse. Ces deux composantes générèrent le vent apparent. Vent apparent Vent Vitesse Vent réel

12 Adonnante - Refusante Adonnante : Lorsque le vent adonne il favorise la remontée au vent (cas du près). Il faudra soit choquer la voile soit poussée la barre (lofer). Refusante : A linverse le vent refuse sil nous empêche de remonter au vent. I faudra soit border la voile ou tirer la barre (abattre). Nous pourrons également virer de bord et profiter de ladonnante sur lautre bord.

13 Variations du vent Risée : Lorsque le vent réel (atmosphérique) augmente le vent apparent augmente et adonne.

14 Variations du vent Une augmentation de la vitesse (départ au planning) aurait pour effet de créer une refusante.

15 Equilibre à la barre Un bateau qui a tendance a toujours abattre est un bateau « mou ». Un bateau qui a tendance à toujours lofer est un bateau « ardent ». Un bateau qui va droit est un bateau « neutre ». Ce bateau neutre est dit équilibré à la barre. Cest ce type de réglage que nous chercherons à obtenir en réglant le bateau. Cet équilibre sera trouvé lorsque le centre de poussée vélique et le centre de carène seront alignés. Au vent arrière un bateau de type Laser à plat aura tendance à lofer, tandis que trop contre gité il aura tendance à abattre. Toutefois dans des conditions de vent qui le permettent nous utiliserons ces phénomènes pour diriger le bateau en utilisant le moins possible la barre.


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