4. Capacité de porter de la toile

 


(facteurs de puissance)

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 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

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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.

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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).

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.'

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Rendement du plan de dérive

 

dess22_1.jpg (50319 octets) 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.

 

 

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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.

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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.

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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.

 

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