planning fireball

Je suis en 1ere S et j'ai donc un TPE a faire cette année. Nous avons choisi comme sujet le planning du fireball(c'est ma cagette qui a un asy, voila pourquoi on a choisi ce dériveur), et nous essaillons de quantifier une vitesse de dejaugeage. Je suis finalement étonné de trouver peu de renseignement dans des les bouquins (gutelle) ou alors c'est que je n'est pas cherché au bon endroit . J'ai deja trouvé quelques infos sur votre site (que j'adore ) mais j'aurais aimé avoir une aide suplémentaire (principalement pour calculer la vitesse de départ au planning)
merci d'avance

Mais où est Jean-Mi ?

En lisant un peu toute les rubriques, meme si ma question était adressée à tous, c'est vrai que je pensais en particulier à JM qui a l'air de savoir pleins de choses

En lisant un peu toute les rubriques, meme si ma question était adressée à tous, c'est vrai que je pensais en particulier à JM qui a l'air de savoir pleins de choses

Je ne sais pas si tu l'as vu mais deja, dans la section des articles, il y a un article qui te permettra de debroussailler le sujet (Definition du skiff - www.breizhskiff.com/articles/articles/wh...iff/what_a_skiff.php ). Il tente de definir le skiff a partir de sa vitesse de planning au pres et donc propose une maniere de la calculer...

Si on prend la peine de soigneusement le comprendre, il y a pas mal de choses a en tirer

Et c'est de Jean-Michel justement....

oui merci  j'avais deja vu (sa va d'ailleur faire une parti de mon tpe ) Sinon j'ai cru comprendre qu'un de vous travaillait dans la conception 3D. J'ai déja fais mon fire sur Rhino3D mais je me demandais s'il existait des logiciels (en version dévaluation) encore mieux niveau rendu (les modules de rendu n'étant pas à dl sur internet pour rhino)
et pas trop dur à utiliser (parceque j'en ai deja essaillé quelques autres mais les nurbs et les vortex je comprend pas grand chose)
++

La meilleure approche du planning à ma connaissance est celle de Daniel Savitsky, qui a une approche très rationnelle et qui a élaboré une formule de résistance à l'avancement qui fonctionne très bien. Tu devrais trouver des choses la dessus sur Google, y compris des fichiers excel d'ailleurs... Pour la vitesse de départ au planning, tu peux déjà prendre comme base qu'un bateau plane à partir d'un Froude de 0.5 mini environ... Sachant que le Froude = V/racine(g*L) avec V en m/s, g=9.81m.s-2, L en m.
Un bon bouquin, pour débroussailler tout cela, et que je vous conseil à tous d'ailleurs est "Architecture Navale, Connaissance et Pratique" de D. Presles et D. Paulet.

merci bocoup je vais deja essayer ca. Nous étions partis sur une autre formule qui est F=1/2*MVeau*Surface*Vitesse^²*cos alpha
Mais le probleme c'est que je ne connais pas l'exactitude de cette formule vu qu'en changeant la masse volumique de l'eau par celle de l'air sa marche aussi en aero. On avait utilisé cette formule avec mon pere lorsqu'on avait voulu calculer la force exercée sur notre baie vitrée donnant pleine rade de brest lors d'une tempete...900kg... :o . Donc je ne sais pas si on arrivera à une valeur précise :'( . Sinon la formule que vous m'avez donné me semble peut précise vu le peu de facteurs qui rentre en jeu mais peut etre que je me trompe  merci en tout cas pour la rapidité on voit qu'on a affaire a des skiffs

D'autres éléments rentrent dans le jeu. La finition de la coque par exemple.

Lisons Bethwaite...

This is an article published in Seahorse, issue "June 2000".

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It has always been a discussion: To polish or to sand with 400 grit. Although water seems to run smoother over the sanded surface, is this what we want? Is friction really decreased by sanding? Read what Frank Bethwaite has to tell about it:

Polish and skin friction

Our overriding object in building what has since become the 29er was that "it should sail like a skiff to train for a skiff". This meant designing for tacking downwind, with downwind speeds approaching wind speed. However, this was always going to be increasingly difficult with this smaller boat, because small boats do not enjoy the speeds natural to bigger boats.

The "dynamically humpless hull" offered one path, but because nobody knows what makes a hull "humpless" this was a case of try it and see. Julian suggested that his current to Eighteen footer design would scale down better than the 49er would. So I did the sums to size the new boat for two healthy adolescents, lofted the smaller boat and got on with building it from narrow timber planks edge glued and glassed inside out.

It was always a possibility that the scaling down to 0.79 the size of the Eighteen might alter its dynamic characteristics. So as soon as it was fit to float, we towed it at various speeds and weights to establish whether or not this smaller shape developed the hump in it's drag curve, which is normally expected, or whether it remained another of the strange "humpless" genre that we seem to have happened upon. Its surface, undercoated and dry sanded with 80-grit paper, was fair but not polished. Not surprisingly the drags were higher than expected. Further, there was a hump, but this was a different sort of hump. A dynamic hump would have given a steep drag rise from about six to eight knots, in other words, just above it's 5kt hull speed, and this would have become steeper at heavier weights. What we had measured was a very steep hump between four and six knots, which did not change at all between light (160kg) and heavy (230kg) total weight. We concluded that whatever the reason, this was not a dynamic hump, so we had what we wanted and proceeded. That was in March '97.

Two years later we measured the drag of a polished production 29er. The drag curves, both at 500lb (230kg), of the polished and the unpolished hulls are shown in Fig1. What they show is the different effect on drag of 1) skin friction and 2) a turbulent boundary layer.

Skin Friction.

The smoothest surface always gives the smallest friction, so at all speeds the polished hull will have a fraction less drag than the rough one.

Boundary layer.

A laminar boundary layer will give about half the drag of a turbulent one.

What Fig1 shows are three separate boundary layer regimes as between the two boats.

1) From rest up to some very low speeds the boundary layer is always laminar. In this case this speed is about three knots for the boat with the rougher surface. (You can see that by looking at your wake close to the transom when the boundary layer flow begins to become turbulent.) So from rest up to about three knots the small difference in drag is due solely to the greater skin friction of the rougher surface.

2) At about four knots the rough surface trips the boundary layer of the rougher boat into turbulent flow over the whole wetted surface. The smooth surface of the polished boat continues to run laminar. At five knots this trip into turbulent flow has nearly doubled the drag of the rougher boat.

3) At about six knots the boundary layer over the polished hull begins to trip from laminar to turbulent. This starts at the stern. As speed increases the transition point moves progressively forward towards the bow, until at 10 knots the polished hull too is running almost entirely turbulent and there remains only the small difference in drag due to skin friction.

David Maiden, President of the 49er Association of Australia, commented that he had used a slow-dissolving detergent as a tracer, in order to find out more about the flow over his 49er. He measured that the transition line from a laminar to a turbulent boundary layer was 3ft or 4ft aft of the bow at a speed of about seven knots.

All these measurements suggest that it does pay to polish, and to polish well.

Frank Bethwaite.

Je n'est pas tout compris en détail mais je pense en avoir saisi l'idée. Je crois que c'est dans les Glénans ou j'avais lu que la vitesse d'un bateau pouvait etre diminuée de 30% à cause d'une carene sale. Mais je ne suis quand 1ere donc l'état de la mer, l'endroit ou on se situe sur la planete(vachement important pour la densité de l'eau) et l'age du capitaine, ca va peut etre etre un peu lourd  .J'espere que j'aurais l'occasion d'étudier ca plus tard...(je méloigne 2secondes du sujet, j'ais lu à plusieurs reprises que faire des études en archi naval avaient trés peu de débouchés. Vous confirmez cette atrocité?  :'( ) Fermons la paranthese, je trouve un peu bizard que les architectes ne publient par leur recherche dans la fiche technique du bateau.Y a t'il moyen de consulter toutes ces docs quelque part? Je viens de poser la meme question sur le site du fireball mais attention, les vieux de la vieille vous surveillent. Ils ont en effet mis 2H à découvrir qu'on parlait de fire sur breizhskiff C'est bien de voir que le monde de la voile et en particulier celui du dériveur reste actif toute l'année (surtout derriere sont ordis parceque je ne sais pas pour vous mais sa caille Brest

Pour continuer vers plein d'articles, d'images et un forum bien actif, essayez boatdesign.net/

Mais où est Jean-Mi ?

Voilà voilà...
Scusez, je suis complètement à la masse ces derniers temps!

Bon, alors, tu disais: vitesse de planing? Très bonne question!
Au vu des réponses ci-dessus, tu as probablement déjà compris que ce n'est pas une mince affaire de la calculer... En fait, le problème est TRES complexe, et c'est la raison pour laquelle tu ne trouveras pas facilement des infos la-dessus.

Déjà, il n'y a pas unanimité quant à la définition même du planing. Le phénomène en soi est assez simple: à mesure que la vitesse du bateau augmente, la force hydrodynamique augmente elle aussi, et tend à se combiner à la poussée d'Archimède pour soulever le bateau. Comme ce dernier est enfoncé moins profondément dans l'eau, il y a moins de surface de coque en frottement avec l'eau, et donc la résistance à l'avancement diminue. Résultat net: la vitesse augmente.
Mais à partir de quelle force hydrodynamique considère-t-on que le bateau plane? Autrement dit, quelle proportion du poids du bateau cette force doit-elle soulever pour qu'on soit en régime de planing? C'est loin d'être évident.

La formule F = 1/2cos(alpha)mSV^2 est complètement générique, même si elle est simplifiée. Mais elle est de peu d'utilité dans ce cas-ci. Il faudrait en effet se donner la valeur de F pour en déduire celle de V. D'autre part, il est impossible d'estimer simplement la valeur de l'angle alpha, qui représente l'inclinaison de la force F par rapport à la verticale, et qui est une manifestation physique du frottement (donc de la traînée).

Une autre approche consiste à utiliser les travaux de Froude. Il en résulte une formule V = F*SQRT(9.81*L) où L est la longueur de flottaison, et F un coefficient(dit coefficient de Froude). On considère en général que pour F = 0.4, la résistance de vague (due à la vague d'étrave - le "hump" de F. Bethwaite) devient prépondérante. On dit alors que la vitesse qui y correspond est la vitesse "limite" du bateau en régime archimédien, et que pour aller plus vite, il doit obligatoirement planer. Mais c'est très théorique, parce que la conception de la coque joue un rôle extrêmement important. Selon cette formule, tout bateau de 4.20m "plafonne" à environ 5 noeuds, or de nombreux dériveurs sont capables d'aller plus vite que ça sans pour autant planer (le I14 par exemple).
Malgré tout, on observe que le planing se déclenche en général pour des valeurs de Froude comprises entre 0.9 et 1.1, avec des extrêmes à 0.7 et 1.5!! Comme tu vois, la fourchette est large... Le problème principal est que les travaux de Froude repose sur le principe de similitude (variation linéaire des paramètres avec l'échelle). Toute l'architecture navale repose sur ce principe, selon lequel une maquette donne une représentation fidèle et conforme des phénomènes qui affecteront le bateau en vraie grandeur. Or, pour les petits bateaux genre dériveurs, le principe de Froude ne s'applique en fait pas, où mal! Toute la difficulté de conception des dériveurs vient de là.

Les travaux de Savitsky sont intéressants; malheureusement, les résultats ne s'appliquent en principe qu'aux coques en V, à angle de varangue très faible. J'ai essayé d'adapter les résultats de Savitsky au cas des dériveurs, mais sans grand succès. Si ça t'intéresse, je peux toujours les publier.

Au final, il reste deux approches possibles:
- les calculs hydrodynamiques lourds (en anglais: CFD - Computational Flow Dynamic), basés sur des modèlisations fines par éléments finis. C'est évidemment hors de portée de l'amateur lambda, mais certaines écoles d'ingénieur te refileront certainement des résultats et/ou des indications utuiles.
- les tests en vraie grandeur. C'est comme ça que travaille Frank Bethwaite. Tu prends la coque que tu veux tester, tu bricoles un dynamomètre de fortune que tu couples au cable de remorquage, tout le monde embarque dans le Zodiac, et tu remorques! Ca te donne une mesure réelle de la résistance à l'avancement, en conditions de nav. En plus, tu navigues au lieu de calculer

Je te suggère la deuxième approche. C'est tout-à-fait faisable, et te permettrait de mesurer (et d'analyser ensuite) les courbes de résistance à l'avancement de ton Fire pour différentes conditions de nav (poids, état de la mer, allure, état de la coque, etc.).

Tiens-nous au courant.


(je n'écris plus très souvent, mais quand je poste, qu'est-ce que je tartine )

L'idée du dynamometre parait en effet trés séduisante. Le seul probleme c'est que je vais manquer un peu de temps (mon bateau est hiverné contre mon gré (jai une maman mere poule )) La mise a l'eau n'était prévu que vers paques. Je suis actuellement malade donc je ne vois pas le reste de mon groupe mais des la fin de semaine il va falloir que l'on en parle. J'espere que l'on ne va pas etre obligé de recadrer notre TPE surtout que l'on commencait à avoir de bonnes bases. En faite, les modes calculatoires sont soient trop poussés pour nous, soient ils ne prennent pas en compte assez de parametres et nous donnent donc des choses trés aproximatives. La definition de Pierre Gutelle sur le planning ma un peu destabilisé. Je pensais savoir à peu prés quel était ce phénomene, mais aprés lecteur je me suis rendu compte que je ne savais rien du tout
Je pense que l'on va deja calculer le Va avec le quel il plane au portant et au prés et aprés on verra. En commencant ce projet au début de l'année je pensais vrément que l'on arriverait à quelque chose de sympa mais la je me pose de + en + de question. Encore merci pour toute votre aide.

Ah c'est ça la jeunnesse : de l'innocence et de l'insouciance....

Le problème principal est que les travaux de Froude repose sur le principe de similitude (variation linéaire des paramètres avec l'échelle). Toute l'architecture navale repose sur ce principe, selon lequel une maquette donne une représentation fidèle et conforme des phénomènes qui affecteront le bateau en vraie grandeur. Or, pour les petits bateaux genre dériveurs, le principe de Froude ne s'applique en fait pas, où mal! Toute la difficulté de conception des dériveurs vient de là.

A mon avis, il n'y a aucune raison que la similitued de Froude ne s'applique pas aux dériveurs. Je suis même complètement persuadé que cette similitude s'applique très bien au cas des coques de dériveurs. Non ? La similitude de Froude fonctionne pour les vedettes planantes comme pour les pétroliers de 500 000 tonnes...

Par contre, il faut bien être conscient de ce que l'on mesure à partir de la maquette. La seule donnée fiable lors d'un essai avec une maquette (ou d'un essai réel avec dynamomètre d'ailleurs) est la résistance à l'avancement du navire.
Le problème du dériveur, par rapport à cet essai très simple est :

- Le devis de masse variable dynamiquement
- La force vélique (en particulier du spi assymétrique) dirigée vers le haut, et qui a une part prépondérante dans le départ au planning. A mon avis c'est cette force qu'il faut estimer et rajouter aux études types stavisky pour avoir un modèle à peu près correct. Il n'y a pas de raison que ca ne marche pas.

En résumé, d'après moi, il y a départ au planninig si et seulement si la composante verticale de la force vélique + la force hydro (type stavitsky, (c'est a dire le fameu rauSV²)) = Le poids du bateau.

Mais c'est très théorique, parce que la conception de la coque joue un rôle extrêmement important. Selon cette formule, tout bateau de 4.20m "plafonne" à environ 5 noeuds, or de nombreux dériveurs sont capables d'aller plus vite que ça sans pour autant planer (le I14 par exemple).
Malgré tout, on observe que le planing se déclenche en général pour des valeurs de Froude comprises entre 0.9 et 1.1, avec des extrêmes à 0.7 et 1.5!! Comme tu vois, la fourchette est large...

C'est sûr ! Il faut prendre ces ratios avec précaution ! Quand on dit qu'un bateau plafonne à froude = 0.4 ou 0.5 c'est sous entendu un navire archimédien évidemment ! Il n'y a qu'à prendre le cas des coques fines (orange II est loin de planer et son Froude est à faire peur !) pour comprendre la limite de ce ratio. Mais ne pas confondre similitude de Froude qui fonctionne (je le répète) très bien, avec classement des types de coques (déplacement, fine, ou planante...) ce qui n'a rien à voir. Les dériveurs en règle générale ne sont pas archimédien... il sont plutôt coque fine au près, un peu gîté, ou les poids avancés, et plutôt planants bien à plat... c'est donc pas simple.

Je ne suis pas sûr d'avoir été très clair... Mais bon... surtout n'abandonne pas ton sujet de TPE je pense que c'est passionnant, et qu'il y a trop, ou pas assez de "calculs", tu trouveras de toute facon beaucoup de notions bien interressantes dans tout cela !

Dans un autre sujet parlant de mon spi asy, on m'avait (trés gentiment ) donné le lien d'un site cherub ou il yavé des calculs sur les efforts exercé par le spi. Je n'est pas reussi a déchiffrer tout (j'ai essayer de calculer des forces  à partir des moments mais j'ai du me tromper quelque part vu les résultats ??? ) mais j'ai quand meme vu qu'un spi de cherub(taille identique au mien) soulevait 60KG vers le haut avec 20 nds de vents. Sympa l'acsenseur . Le seul prob c'est que je ne pense pas que je puisse balancer ce chiffre comme sa dans mon tpe... Donc si j'arrive a calculer cette Fascenseur, eceque j'écrit une absurdité si Pbateau=Fasce+Fhydro (sa me parait étonnant mais à la fois...)
ou Fhydro est la composante sur l'axe des Y de la force de pression=1/2*MVeau*Surface*Vitesse^²*cos alpha
Sinon j'ai encore relu le tome 1 de Pierre Gutelle, je comprends pas ce passage. Je vais essayer de voir sa avec mon papa (il a donné des cours de statique du navire mais il se souvient plus de sa en détail...ca m'aurait pourtant arranger )

j'aime les jeunes scientifiques en devenir

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A mon avis, il n'y a aucune raison que la similitued de Froude ne s'applique pas aux dériveurs. Je suis même complètement persuadé que cette similitude s'applique très bien au cas des coques de dériveurs. Non ? La similitude de Froude fonctionne pour les vedettes planantes comme pour les pétroliers de 500 000 tonnes...

Oui et non.
Les traveaux de William Froude postulent deux choses:
1. La résistance totale à l'avancement Rt est la somme de la résistance de frottement Rf et de... tout le reste: la résistance résiduaire Rr. Dans cette dernière, la résistance dite de vague est supposée prépondérante.
Donc: Rt = Rf + Rr
2. Le principe de similitude (principe empirique) postule ensuite que pour une géométrie de coque donnée, le rapport résistance résiduaire/déplacement est constant pour un même nombre de Froude - défini comme Fn = V/SQRT(gL).; d'autre part, la résistance de frottement est entièrement et uniquement dépendante du nombre de Reynolds.

En réalité, l'hypothèse de Froude ignore complètement la force de résistance due à la traînée dynamique (qui est un phénomène qui ne peut se comprendre correctement qu'en 3D). Pas de portance dynamique sans traînée. Or, il se trouve que les dériveurs en sont proportionnellement beaucoup plus affectés que les grands navires.

Par contre, il faut bien être conscient de ce que l'on mesure à partir de la maquette. La seule donnée fiable lors d'un essai avec une maquette (ou d'un essai réel avec dynamomètre d'ailleurs) est la résistance à l'avancement du navire.

Tout à fait d'accord.

- La force vélique (en particulier du spi assymétrique) dirigée vers le haut, et qui a une part prépondérante dans le départ au planning. A mon avis c'est cette force qu'il faut estimer et rajouter aux études types stavisky pour avoir un modèle à peu près correct. Il n'y a pas de raison que ca ne marche pas.

Pas tout à fait d'accord La composante verticale de la force vélique existe, oui, mais elle n'est à mon avis pas prépondérante (sauf à contrecarrer l'enfournement). Pas mal de skiffs planent au près, sans spi. Et à plat.

En résumé, d'après moi, il y a départ au planninig si et seulement si la composante verticale de la force vélique + la force hydro (type stavitsky, (c'est a dire le fameu rauSV²)) = Le poids du bateau.

Ca me paraît un peu trop simple; la composante archimédienne reste présente (ça reste un bateau). Il y a une zône intermédiaire dite de "régime forcé", variable selon les coques, qui apparaît nettement sur la plupaart des courbes de résistance.

c'est donc pas simple.

Là, je suis tout à fait d'accord avec toi!!!
Et je suis également d'accord avec la conclusion finale: surtout Yvan, n'abandonne pas!! Il y a déjà pas mal de notions à décortiquer rien qu'au niveau de la description des phénomènes. Les calculs, c'est assez secondaire, puisque de toute façon, il s'agit d'approximations.

On abandonne pas o contraire. Les vacances vont permetrent de faire un bilan de se que l'on a et l'on va également fixé les axes sur lesquel il fo que l'on travaille. Encore merci pour votre aide. je pense que pour les essais sur l'eau sa va etre un peu dur pour cette année mais il ya également TPE l'année prochaine donc...

Donc: Rt = Rf + Rr
2. Le principe de similitude (principe empirique) postule ensuite que pour une géométrie de coque donnée, le rapport résistance résiduaire/déplacement est constant pour un même nombre de Froude - défini comme Fn = V/SQRT(gL).; d'autre part, la résistance de frottement est entièrement et uniquement dépendante du nombre de Reynolds.

Tout à fait d'accord ! Sauf sur le côté "empirique" On peut l'expliquer assez bien avec quelques crobards, mais ca nous emmenerai trop loin ! (Il faudrait quelques apéros en tête à tête pour approfondir ce sujet...)

En réalité, l'hypothèse de Froude ignore complètement la force de résistance due à la traînée dynamique (qui est un phénomène qui ne peut se comprendre correctement qu'en 3D). Pas de portance dynamique sans traînée. Or, il se trouve que les dériveurs en sont proportionnellement beaucoup plus affectés que les grands navires.

Je ne sais pas, et ne suis pas convaincu... Parlier a bien fait des essais en bassin pour l'hydraplaneur, ou les choses sont trés "dynamiques", et cela fonctionne assez bien (ce n'est pas la faute de l'essai en bassin si le bateau est plus lourd que prévu  ). Il y a bien d'autres exemples de navires planant essayés en bassin... pourquoi es-tu aussi catégorique ? Honnêtement, il faudrait creuser un peu là, comme ca, c'est pas intuitif...

La composante verticale de la force vélique existe, oui, mais elle n'est à mon avis pas prépondérante (sauf à contrecarrer l'enfournement). Pas mal de skiffs planent au près, sans spi. Et à plat.

Pour le spi assymétrique il n'y a aucun doute que sa force verticale est prépondérante, j'en veux pour preuve "imagée" la "video la plus extreme sur le skiff" trouvée sur ce forum :

www.rclass.org/video/movies/Stagecoach2.mov


Impressionnant quand même ! Et là, clairement, l'archimédien n'existe plus...

Pour le près cette force est sans doute beaucoup moins importante, mais elle existe certainement, en particulier due à la pente de l'étai.

Bon, Yvan, j'éspère que tu arrives à prendre quelques brides de nos commentaires décousus... En tout cas bon courage...et bonnes vacances !