4. Capacité de porter de la toile
(facteurs de puissance)
Pour une même longueur, un
même poids et une même surface mouillée, le bateau le plus rapide est celui qui peut
porter le plus de toile.
Au près et au largue, la puissance
du bateau augmente le creux, la longueur de la vague et donc la vitesse. Au largue, dans
certaines conditions, cette puissance peut faire passer le bateau au planing.
Au près dans la mer, le rapport voilure/poids augmente donc les
accélérations lorsque le bateau est ralenti par les vagues. Dans la mer, le bateau se
comporte comme une voiture : pour celle-ci, la plus grande puissance permet les meilleures
reprises et une vitesse plus élevée.
On augmente la puissance du bateau en jouant sur la hauteur et la
finesse de la voilure, la position du centre de gravité du bateau, la largeur, le volume
des extrémités, le poids; or cela se fait aux dépens de la surface mouillée, du
passage dans le clapot et de la résistance de la vague formée par le bateau. C'est dans
le meilleur compromis entre ces facteurs pour une utilisation donnée que se tient l'art
de la conception des bateaux.
Le but recherché est d'avoir la force
propulsive (Fp) la plus importante. Celle-ci est fonction de la finesse de la voilure
Fp/Fc (Fc étant la force de chavirage) et de la capacité du bateau à porter de Fp la
toile, c'est-à-dire à supporter une importante Fc. Finesse = ,
Fc donc Fp = finesse x Fc. Au près, la finesse est fonction de
la hauteur de la voilure, de la coupe des voiles et de leur tissu, et de la façon de s'en
servir.
La qualité des voiles et l'aptitude de l'équipage à les régler vont
jouer très vite sur la finesse, c'est-à-dire sur la capacité du bateau à porter de la
voile, facteur essentiel de vitesse.
Au près, la variation de la finesse peut atteindre 100 % d'un couple
voiles-équipage à un autre. En course, l'équipage est donc de loin le facteur de
vitesse le plus important.
Si l'on considère que les voiles et les équipages sont aussi bons,
donc que la finesse est une constante, les améliorations possibles se font au niveau du
dessin du bateau. Là on cherche à augmenter le couple de redressement du bateau,
c'est-à-dire à permettre à ce dernier de porter la plus grande force de chavirage (Fc)
possible.
Le moment de chavirage est égal au moment de redressement :
Fc*h = d*P
d'où Fc = (d*P)/h
| donc, pour obtenir un bateau raide, on cherche à : - diminuer la
hauteur de la voilure h (une voilure écrasée est contraire à la finesse au près);
- augmenter le poids P;
- augmenter la distance d entre le centre de gravité du poids et le centre de poussée
de la carène;
- diminuer la poussée latérale de la voilure Fc. |
 |
Descendre les poids et les mettre
au vent
Pour augmenter la
distance (d) entre le centre de carène et le centre de gravité, on peut chercher à
déplacer ce dernier (CG).
- en déplaçant CG horizontalement, en déplaçant l'équipage, au vent;
- en déplaçant CG vers le bas, en coupant le franc-bord et en rajoutant du lest.
Sur un bateau de 8 mètres et de 2 tonnes, et relativement large, on s'aperçoit
qu'il est deux fois plus efficace de déplacer au vent l'équipage (2) que de rajouter du
lest en diminuant le franc-bord (4).
Tout l'équipage dans le cockpit
2 équipiers sous le vent |
4 équipiers au vent sur les passavants |
On voit aussi que le fait de mettre deux équipiers sous le vent
(pour s'occuper du winch par exemple) peut être catastrophique (1). On mesure alors toute
l'importance de la maîtrise de l'équipage, et l'on constate combien il importe que soit
adéquat le dessin du pont (largeur du pont à l'arrière, hiloires bien dessinées et
filières bien placées).
Pousser l'équipage de 15 centimètres au vent équivaut à ajouter 70 kilos de lest,
ajouter un équipier au vent équivaut à mettre 170 kilos de lest. Tout cela devient de
plus en plus important au fur et à mesure que le bateau devient plus petit.
|
|
|
P = 2000 kg lest 700 kg
2 équipiers sur les bancs au vent
2 équipiers à l'intérieur, équipage dans l'axe. |
P = 2000 kg lest 900 kg
10 % du poids économisé sur le pont mis dans le lest. |
Déplacer au maximum sous le vent
le centre de carène
Pour augmenter d, on peut surtout essayer de déplacer le
centre de carène vers l'extérieur
- en faisant gîter le bateau davantage;
- en élargissant le bateau (à poids égal).
Bien que, dans un bateau large, le centre de gravité monte (la coque a alors plus de
surface, elle est plus lourde et le lest est plus léger), le gain du couple de
redressement obtenu en élargissant le bateau est beaucoup plus important que
l'augmentation de la surface mouillée; donc, si l'on veut que les bateaux puissent porter
la même toile, dans les mêmes conditions, le bateau large aura proportionnellement plus
de voilure dans le petit temps.
Dans la brise, en gîtant moins, le lest et la voilure
travaillent mieux; en revanche, le bateau accepte moins les rafales car la voilure ne
s'escamote pas, puisqu'il refuse de gîter.
De plus, on ne tient pas compte dans ces croquis de l'efficacité plus
grande de l'équipage sur un bateau large.
Doter le bateau d'extrémités pleines
Pour augmenter le déplacement du
centre de carène il faut pouvoir marcher gîté, le
bateau devra avoir des élancements volumineux. De plus, à gîte égale, le centre de
carène total se déplacera plus que sur un bateau aux extrémités fines. Accessoirement
les extrémités volumineuses se placeront mieux dans un bateau étroit et lourd que dans
un bateau large et léger, car, dans le premier cas, comparés au poids, les volumes sont
proportionnellement plus faibles.
Rapprocher les centres de poussée
du couple de chavirage
Augmenter
la raideur à la toile consiste aussi à diminuer la distance verticale entre le plan de
voilure et le centre de dérive (h):
a) par le bas en remontant le centre de dérive, c'est-à-dire en diminuant le
tirant d'eau (ce sera la solution pour un dériveur)
b) en abaissant le centre de voilure,
c) en écrasant la proportion du plan de voilure (cela se pratique surtout au largue et au
près dans la grosse brise),
d) en coupant le franc-bord.
Augmenter le rendement de la
voilure
Au près, on allonge le plan de voilure: le rendement est
meilleur mais la tolérance moins grande et le plan de voilure décroche plus vite.
Cet allongement exige de très bonnes coupes et de très bons réglages et, de plus, les
voiles fatiguent davantage.
Au largue, un plan de voilure écrasé a un meilleur rendement et, en outre,
accepte des changements d'incidence plus importants.
En eau plate, avec un bateau fin aux extrémités, un plan de voilure
élancé est la solution. Les bateaux de lac en sont un bon exemple.
En eau agitée (genre clapot du Havre), le plan de voilure élancé
décroche plus tôt et un mât très haut augmente l'inertie du bateau et donc ses
mouvements. Sur un bateau plus rempli aux extrémités, un plan de voilure écrasé
modère les mouvements, les accepte mieux, assure une meilleure marche en puissance, et
fatigue moins les voiles.'
Rendement du plan de dérive
 |
La.marche au largue est
meilleure avec un plan de dérive long et peu profond ayant moins de traînée à
incidence nulle. La marche au
près nécessite un plan de dérive étroit et profond. |
|
|
En fait, la forme du plan de dérive est le plus souvent déterminée
par des impératifs indépendants de la marche: jauge, transport, échouage, tirant d'eau
pour rentrer dans les ports. Seuls les dériveurs légers ou les bateaux à quille mobile
peuvent se dégager de ces contraintes.
|
 |
Faible franc-bord, faible fardage,
facteur de finesse
Dans la finesse générale du
bateau, interviennent non seulement les formes de la voilure et du lest, mais également
l'importance relative du bateau hors de l'eau et sa forme (franc-bord et superstructures).
- Le franc-bord est une surface de prise au vent qui augmente la
poussée tendant à faire dériver le bateau.
- Celui-ci change l'équilibre général du bateau: un fort franc-bord avant rend le
bateau mou dans la brise.
- Un supplément de franc-bord remonte le centre de gravité du bateau.
- Un supplément de franc-bord remonte également le centre de poussée de la voilure.
Franc-bord nécessaire pour porter de la toile
et nécessaire à la sécurité
Un certain franc-bord est nécessaire pour aller vite,
indépendamment des problèmes d'habitabilité. Pour pouvoir gîter sans mettre le pont
dans l'eau le bateau devra avoir suffisamment de franc-bord (fig. 1 et 2). Cela est
d'autant plus vrai qu'il est large (fig. 3). Le franc-bord est donc une condition
nécessaire pour porter de la toile.
En ce qui concerne simplement la sécurité, le bateau doit
avoir un volume total beaucoup plus important que le volume immergé (égal au poids), de
façon à avoir une flottabilité, au sens littéral du terme, suffisante.
Lorsque le bateau est entraîné sous l'eau, par une vague par exemple,
le volume total de la coque est nécessaire pour le faire émerger. Aux allures portantes,
aux grandes vitesses, un grand franc-bord lui évite d'enfourner.
Lorsque le bateau est gîté à de très grands angles (120 degrés
environ), un grand franc-bord augmente l'angle à partir duquel le bateau chavire et,
lorsqu'il chavire, facilite le retour à l'endroit (fig. 4 et 5). Ces quatre points sont
essentiellement valables dans la mer.
|

|
Influence de la forme du bordé
(frégatage)
Le frégatage retarde le moment où le pavois entre dans
l'eau (a), diminue le fardage (b) et le poids inutile dans les hauts. Il permet de limiter
le franc-bord et de diminuer le fardage et le poids. De plus, il renforce la solidité du
bateau en augmentant la courbure du bordé. D'autre part, il rend plus acceptable sur le
plan esthétique un certain franc-bord.
|
 |
|