Pourquoi un bateau plane-t-il ?

La portance d'un bateau est créée par la poussée statique ou dynamique de l'eau sur la coque.

 

Bateau en déplacement
 
L’eau fait le tour du bateau de l’avant vers l’arrière.
Les particules d'eau (a) reculent à l'avant du bateau et montent. (1)
Les particules d'eau accélèrent en passant sous le bateau, elles descendent (2), la pression sur la coque diminue.
Elles ralentissent et remontent vers l’arrière.
Le volume apparent du bateau augmente. Plus la forme du bateau est creuse et plus le bateau accélère, plus d'énergie est consommée. L’énergie est communiquée à l’eau à l’avant. Une partie de l'énergie est récupérée à l’arrière, la vague poussant le bateau. Le reste de l'énergie est perdue en frottement, en remous, en vague d’étrave et en vague de traînée.

La longueur de la vague détermine la vitesse du bateau.
Si le bateau va vite, la vague quitte l’arrière du bateau : aucune énergie alors n’est récupérée, elle est dépensée en traînée de vague.


Lorsque la vague quitte l’arrière, la dépense énergétique devient trop grande, le contrôle du bateau trop difficile, sa flottaison est plus étroite. On atteint alors la vitesse limite du bateau.


Bateau planant

Si le bateau est plus plat, il s’appuie sur l’eau comme l’aile de l’avion sur son intrados (exclusion faite de l’extrados).
S’appuyer sur l’eau dépense beaucoup moins d’énergie que demander à l’eau de faire le tour du bateau. La vague ainsi créée par le déplacement du bateau et de l’eau est plus faible.

L’eau qui se présente à l’avant du bateau recule et est éjectée sur le côté. Cette accélération fournie à l’eau crée une surpression qui porte le bateau fig 3 : l’eau est éjectée en a1 (repère du bateau), en a2 (repère absolu,vue de la rive).

Une ligne de quille longitudinalement rectiligne, des sections plates, en V ou en aile de mouette, donnent une accélération convenable à l’eau, favorable au planing (fig 4).
Par contre toutes courbures longitudinales positives de la ligne de quille ou latérales des sections sont néfastes aux performances car elles diminuent la pression de sustentation fig 5.

Dans le système de planing, toute l’énergie communiquée à l’eau est transformée en frottement et en vague d’étrave.
Ce type de comportement est adapté aux vitesses élevées.
Un dessin des sections adapté permet également d’obtenir une stabilité dynamique du bateau à ces vitesses. Cela est nécessaire pour porter les voiles et avoir ainsi l’énergie suffisante pour aller vite.

 

Pourquoi ne peut-on pas toujours planer ?

Il faut une vitesse suffisante pour créer cette pression sous le bateau.
Il faut un rapport poussée/poids minimum : bateau léger, beaucoup de toile beaucoup de stabilité.
Les conditions requises sont favorables au portant, plus difficiles au largue, très difficiles au près bon plein… Le rêve serait d’obtenir un meilleur VMG au près, en planant.

Mais comme on n’est pas toujours au planing et souvent à des vitesses moins rapides (au près), un compromis doit être fait .
Un bon compromis est de pouvoir passer d’un système de déplacement à un système de planing d’une façon continue. Le 505 avait cette caractéristique. Cette caractéristique est reprise sur nos voiliers : Wizz, Open 6,50, Open 7.50, Open 5.70, Open40, ADP 50, 60’.
Cela correspond à des lignes longitudinales d’une certaine forme et à une répartition du volume avant-arrière.
Le deuxième compromis est de pouvoir planer gîté à 10/15° pour porter la toile au largue. Cette capacité de planer gîté est spécifique des voiliers du Groupe Finot à déplacement léger.


Les choix pour un bateau « planeur » :

• Légèreté de coque et de gréement (avec augmentation de la solidité du bateau car les efforts sont plus importants)
• Grande stabilité statique et dynamique
• Grand tirant d’eau pour économiser du poids et augmenter la stabilité
• Forme de carène adaptée
• Surface de voilure importante