[Technique] L'assiette de votre Skiff

Introduction :

Nous savons tous que par petit temps il est préférable de naviguer sur "l'avant" pour diminuer les surfaces mouillées responsables de la majorité des frottements.
Mais nous n'avons jamais pu vraiment quantifier ces données.

D'autre part à l'heure ou nous parlons beaucoup de rating, quel est l'impact du poids sur la performance par petit temps.

Je vais essayer dans cet article de vous donner quelques pistes.


Méthodologie :
Grâce à Walter, qui a fait un superbe modèle de B14 en 3D, j'ai pu récupérer les formes de coque.
Je l'ai ai importé dans 3DSMax un logiciel de 3D.
Grâce aux fonctions de création d'objet Boléen, on peut calculer la forme immergée de la coque, son volume, et la surface mouillée.
J'ai donc positionné le B14 avec une assiette à piqué (-3°), à plat, et légèrement cabré.

Voici les screenshot du logiciel qui parlent d'eux même pour voir la forme immergé, et les mesures.
Les mesures initiales sont effectuées pour un déplacement de 250kg
(100kg de bateau + 150kg d'équipage)

Assiette à plat :


Losque l'on calcul la forme immergé, on obtient


Le calcul de surface nous donne 3,34m²

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Assiette à piquée -3° :

On voit la diminution rapide de la longueur immergée

Losque l'on calcul la forme immergé, on obtient


Le calcul de surface nous donne 2,79m²
Soit une réduction de 16% !!! (0.5m²) par rapport à l'assiette 0°

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Assiette légèrement cabrée :


Losque l'on calcul la forme immergé, on obtient


Le calcul de surface nous donne 3,46m² soit 4% de plus que l'assiette 0°.

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Assiette à piquée -3° + gite 10° :


Losque l'on calcul la forme immergé, on obtient


Le calcul de surface nous donne 2,8m² Soit exactement le même surface que non gité (piqué -3°) ;rolleyes;

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Assiette à piquée -3° + gite 15° :
Sur le B14, cela correspond au moment de gite maxi ou l'échelle touche l'eau

Lorsque l'on calcul la forme immergé, on obtient


Le calcul de surface nous donne 2,96m²
: La surface mouillée re-augmente ;rolleyes;

Conclusion sur l'assiette :
Comme nous l'attendions, une assiette à piqué est très bénéfique pour la réduction de la surface mouillée. Mais également, on voit que la diminution n'est pas linéaire, dès que l'on repasse "a plat", le mal est déjà fait avec l'augmentation de 16% de la surface.

De façon surprenante, contrairement aux calculs effectué par Bethwaite/Watin sur le 49er, sur le B14 la gite ne diminue pas la surface mouillée.
Elle reste constante jusqu'à 10°, puis augmente rapidement quand le bouchain commence à "s'allonger" sur l'eau.

Ainsi, on pourra giter un peu pour gonfler les voiles mais sans exagération.
Pour les vitesses supérieures, (où la trainée augmente avec le carré de la vitesse), il faudra rester dans +/- 10° de gite maxi ;evil;

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Et le poids ? :
En faisant varier le déplacement (entre 200 et 300kg), on peut voir pour chaque assiette, la variation de surface mouillée.
On obtient, un régression linéaire, pour chaque assiette.

La surprise, c'est que pour chaque variation de poids de 5% la surface mouillée augmente de 3%. Ainsi entre le bateau d'Alain à Hourtin, et le mien (environ 30kg d'écart), pour une même assiette, la surface mouillée augmente de plus de 15%



Reste à évaluer l'impact de la surface mouillée sur la vitesse pur (je vais replonger dans mes cours d'hydrodynamique, mais d’ors et déjà, on peut dire qu'un léger avec une mauvaise assiette, ira aussi vite qu'un lourd bien positionné.

Voilà, j'espère que ce petit aperçu vous aura intéressé.
Maintenant, si certain veulent que l'on fasse le même exercice pour un RS700, un L4K, ou un Musto, il faut recréer la forme 3D de la coque.
Je vous donnerai, la méthode pour le relevé des cotes, et je ferai le reste (quand vous aurez pris les mesures )

Bonne Nav à tous : et si vous avez des questions : fire-up

Edit : Suite de l'article Plus bas dans ce thread

intéressant , merci

je veux bien la méthode pour prendre les cotes de la coque.

J'ai justement mon RS700 dans la garage

,

Merci Rémi P. une fois de plus, tu ouvres là un sujet de réflexion passionnant. Est-ce que tu serais capable de nous dire quel est l'impact d'une navigation lacustre (comme à Hourtin ou au Der) par rapport à chez toi en Med. Intuitivement, j'aurais tendance à dire qu'avec une forte salinité comme en Med, les conséquences d'un équipage lourd ou mal placé seraient moindre...?

Merci, hyper intéressant de voir un cas pratique. Affaire à suivre - surtout dans un modèle dynamique - quand tu pourras comparer les résultats d'une coque à l'autre.

En théorie, Oui-Oui, je te rejoins sur l'intuition.

Super sujet !

En revanche je pense que tu as inversé les légendes du graphique "poids vs surf mouillée"

Rémi P écrit:

Reste à évaluer l'impact de la surface mouillée sur la vitesse pur (je vais replonger dans mes cours d'hydrodynamique, mais d’ors et déjà, on peut dire qu'un léger avec une mauvaise assiette, ira aussi vite qu'un lourd bien positionné.

pourquoi ?

On peut donc lire sur le graphique qu'un ensemble "bateau+équipage" faisant 270kgs avec une assiette de -3° à la même surface mouillée qu'un ensemble de 200kgs et bateau à plat. Après de là à dire qu'ils ont la même vitesse, je ne m'avancerais... il reste encore beaucoup de paramètres et notamment le volume d'eau déplacé qui reste inchangé quelque soit l'assiette du bateau

cadre écrit:

Rémi P écrit:

Reste à évaluer l'impact de la surface mouillée sur la vitesse pur (je vais replonger dans mes cours d'hydrodynamique, mais d’ors et déjà, on peut dire qu'un léger avec une mauvaise assiette, ira aussi vite qu'un lourd bien positionné.

pourquoi ?

Le premier exercice, montre que l'écart de surface mouillé entre une assiette plate ou à piqué est de 16%.
Le deuxième exercice, montre qu'un écart de 30kg créé également une variation d'environ >15%
D’où mauvaise assiette = surcharge de 30% = 15% de surface mouillée

En fait c'est probablement pire, puisque le lourd pourra difficilement garder son assiette à piquer lors des virements et empannage (en repassant derrière le mat).

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@Oui, Oui : La mediterranée a une salinité de 36 à 38 gr/l, et donc une masse volumique de 1030 kg/m3. Donc grâce à Archimède, pour porter nos 250kg, il faudra non pas 250 litres, mais 242 litres soit 4% de moins, d'après les courbes la surface mouillée sera donc de 2% inférieure.
Mais le mauvais positionnement aura exactement le même effet (de +/- 20% entre cabré et piqué).

Note : Je viens de réaliser une inversion dans la légende de mes courbes, je vais corriger dans qq minutes. Désolé ;embarassed;

Rémi P écrit:

Le premier exercice, montre que l'écart de surface mouillé entre une assiette plate ou à piqué est de 16%.
Le deuxième exercice, montre qu'un écart de 30kg créé également une variation d'environ >15%
D’où mauvaise assiette = surcharge de 30% = 15% de surface mouillée

En fait c'est probablement pire, puisque le lourd pourra difficilement garder son assiette à piquer lors des virements et empannage (en repassant derrière le mat).

Oui mais je ne pense pas qu'on puisse exprimer la vitesse comme fonction de la surface mouillée uniquement (tous autres paramètres fixés - conditions, coque, ...), la surface mouillée n'ayant pas le même profil dans les deux cas de test (bateau enfoncé et incliné vs. bateau moins enfoncé et à plat). D'où l'intérêt d'un modèle dynamique / d'écoulement je pense.

Alain, c'est bien à ça que tu penses ?

,

,

Et avec un Rondar

cadre écrit:

oui, tu a été plus rapide que moi.

J'ai peur que ça soit la première et dernière fois...

,

Vous remarquerez que je me suis bien gardé de conclure sur la relation vitesse vs surface mouillée (j'ai dit que j'allais approfondir le problème).

A priori on a deux groupes de paramêtres :

D'un côté de fameux : 1/2 ksaV² où :
k : est un coef hydrodynamique
s : est la surface frontale
a : la densité du milieu
V² : la vitesse

De l'autre les forces de frottement liées à la surface mouillée, à l'état de la coque etc etc...

Ce qui est certain, c'est que le déplacement a un double effet négatif :
1- sur la surface mouillée (ref. le début du post)
2- sur le facteur "s" puisque le volume d'eau déplacé est supérieur, on aura aussi une surface frontale supérieure.

Quand à la réalité ... si les Le Cam allaient plus vite, çà n'est surement pas grâce à leur déplacement

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En fait initialement, je voulais réaliser des tests de remorquage cet hiver avec un dynamomètre (je l'avais mentionné dans un autre post). Je viens de recevoir "Higher Performance Sailing", et apparemment de tels tests ont été fait par Bethwaite (p156).
J'vais ptet d'abord lire le bouquin avant de faire chier tout le monde à Toulon avec mes tests ;rolleyes;

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Sinon, demain je complèterai l'article avec l'étude à la gite (parceque intuitivement j'ai tendance à naviguer un peu gité dans la pétole (et pas que pour gonfler les voiles ... donc je voudrais vérifier celà

Ne soit pas désolé, soit fier que l'on suive tes sujets avec passion et attention!

En fait c'est probablement pire, puisque le lourd pourra difficilement garder son assiette à piquer lors des virements et empannage (en repassant derrière le mat).

Quoiqu'il arrive en voile un équipage lourd et forcément désavantagé face à un équipage léger tant que ce dernier ne se retrouve pas en sur-puissance. Exception faite de conditions avec des trous de vent(un arbre sur le bord d'un plan d'eau intérieur) où un équipage lourd bénéficie de plus d'inertie s'il conserve une assiette latérale régulière ce qui n'est pas une mince affaire avec nos bestiaux de skiffs!

grâce à Archimède, pour porter nos 250kg, il faudra non pas 250 litres, mais 242 litres soit 4% de moins, d'après les courbes la surface mouillée sera donc de 2% inférieure. Mais le mauvais positionnement aura exactement le même effet (de +/- 20% entre cabré et piqué).

Cela est-il différent si la carène a des lignes tendues où si elle est rocké? Je réfléchi à la question mais n'arrive pas à déterminer dans quel sens cela influ; il est peut être temps que j'aille me coucher. Pour aller plus loin, ne faudrait-il pas savoir de combien un équipage lourd ou léger doit s'avancer pour piquer de 3° et se reculer pour cabrer d'autant.

Rémi P écrit:

En fait initialement, je voulais réaliser des tests de remorquage cet hiver avec un dynamomètre (je l'avais mentionné dans un autre post). Je viens de recevoir "Higher Performance Sailing", et apparemment de tels tests ont été fait par Bethwaite (p156).
J'vais ptet d'abord lire le bouquin avant de faire chier tout le monde à Toulon avec mes tests ;rolleyes;

J'allais te suggérer de consulter la littérature sur le sujet, mais tu l'as déjà fait!

Je serais surpris qu'il n'existe pas d'étude plus approfondie sur ce genre de question, d'ailleurs.

En ce qui concerne le fait de naviguer un poil gîté dans le tout petit temps, j'ai tendance à penser que c'est plus pour des raisons de diminution du risque de prendre le batal sur la tronche en cas de réaction trop lente à la molle (en gardant un peu d'énergie sous la pédale), que pour des raisons hydrodynamiques.

Le conseil de Bertrand Dumortier est effectivement de naviguer un peu gîté dans le tout petit air (jusqu'à que les deux équipiers soit du même côté du bateau) afin d'augmenter les sensations de barre et permettre au barreur de suivre les oscillations du vent.

Bon, j'ai passé une partie de la nuit à bouquiner les chapitres intéressants de HPS-2 sur le sujet. Ca corrobore globalement mon propos
En particulier je vais pouvoir calculer l'impact exact sur la vitesse.
Je vais donc faire quelques calculs aujourd'hui et mettre à jour le post ce soir.

Pour ce qui est de la gite, je vais vérifier avec la 3D, mais il y a un graphe très intéressant de BethWaite (10.9G p157) qui montre que sur un 49er, en dessous de 6kts , d'un point de vue trainée hydrodynamique (résistance à l'avancement moindre), il faut naviguer assiette à piquée ET gité.
Le point est détaillé dans HPS-1 (que malheureusement, je n'ai pas ;embarassed; (encore ), section 20.11

Autre point intéressant, toutes les courbes de Bethwaite ont en référence le poids.
Les graphs 10.9 , 10.12 montre l'impact important du déplacement ... et pas seulement en dessous de la vitesse de carène (qui est de 4.95kts pour un 14 pieds).
Je vous mettrai quelques illustrations ce pm.

A ce sujet, ces études (en particulier sur 49er) ont été faites par Bethwaith avec un français étudiant de Polytechnique, qui a fait sa thèse avec lui à Sydney.
Il s'agit de Simon Watin
D'après son profil LinkedIn, il a fait X+ENSTA et bosserait actuellement à Vannes chez VPLP sur des VPP.
Est-ce que quelqu'un sur Carnac le connait ?, ou dans les milieux autorisés ? Cédric ?
Sinon, je vais essayé de le contacter pour voir si ses travaux ont été publiés.

Bref, la suite dans quelques heures

9eronline.com/library/49er%20Performance...%20Simon%20Watin.pdf


un peu de lecture "confidentielle"....


merci Google


www.ffvoile.net/ffv/sportif/ClmtCoureurFiche.asp?clid=0446847R

On en revient encore à un point essentiel choisir un bateau adapté au poids de l'équipage, dans l'optique de chercher le meilleur résultat en régate.
Et donc aussi avec une prise en compte du rating.
Mais le sujet levé par Remy est pour le moins interessant.