Les critères de performance d'un skiff solo

Suite au post sur l'Atom skiff, je voulais faire quelques commentaires, mais pour ne pas polluer le post j'ai préférer ouvrir ce post spécifique.
Ca permettra à ceux qui n'aime pas l'approche scientifique de passer leur chemin :-*
Je vais cependant faire référence à des observations de Flebas et Cédric dans le post sur l'Atom

J'ai tendance à partager les observations de Fred (LeBas), puisque l'on parle d'architecture navale, un sujet qui me passionne, je voudrais compléter ses propos en vous démontrant qu'un bateau que vous trouvez esthétique, comme le mentionne Cédric, (surtout pour un solo rappel) ne sera pas efficace ;evil;

1> Les ratios de performance :
Dans HPS, Beithwaite a tenté d'expliciter les ratios de performance pour un dériveur (§16.11)
- Pour le petit temps : surface de voile / Surface mouillée (*)
- Pour le portant dans la brise : Surface de Voile / Poids Total
- Pour les perf. au près : Puissance Vélique admissible / Poids Total

(*) On note au passage, que la surface mouillée augmentant avec le Poids (à coque identique), le poids est l'élément crucial de performance de nos bateaux. D'où les progrès depuis 20ans avec les matériaux composites.

Même si l'on peut ergoter sur les détails, et les valeurs limites de ces ratios, les grands principes sont là.

2> La performance au près :
Dans le post sur l'Atom, on supputait sur la capacité de tel ou tel skiff solo à planer au près. Bethwaite, fixe la condition à :
Puissance vélique maximum admissible / Poids Total > 30%

En prose, çà veut dire que pour faire planer un bateau il faut développer une puissance vélique d'autant plus grande que le bateau est lourd.
Cette puissance vélique maximale, se calcul facilement par le couple de rappel que l'équipage va pouvoir développer.

J'avais décrit l'équilibre dans le plan vertical, ICI >>
Veli-passion : Equilibre_dans_le_plan_Vertical
(J'en profite pour m'excuser de ne pas avoir travaillé sur ce site pendant l'été ;embarassed; comme on me l'a gentillement fait remarqué ... je me remettrai à l'ouvrage cet hiver).

3> L'optimisation du couple de chavirage :
D'un côté le couple de chavirage = Force Vélique * Bras de levier de chavirage
De l'autre le couple de rappel = Poids de l'équipage * Bras de levier rappel/trapèze

Le bras de levier de chavirage, c'est la hauteur du centre de poussé de la voile + la profondeur du centre de dérive.
Avec un équipage et un bateau donné (et donc un couple de rappel donné), si l'on veut maximiser la puissance vélique, il faut diminuer le bras de levier de chavirage ...

> Voile à fort allongement, Voile à corne, bôme haute
= hauteur du centre de poussé élevée
= bras de levier vélique élevé
= couple de chavirage élevé

Donc les beaux skiffs avec un plan de voilure élancé, et un mat planté assez en arrière ... sont loin d'optimiser ce critère de limitation du bras de levier de chavirage.
L'optimisation de ce paramètre, conduit pour une surface de voile équivalente, en Cat boat :
> A dessiner une voile plus ramassée à plus faible allongement
(Même si l'allongement est un facteur de performance d'un foil).
> Donc, a devoir mettre le mat plus en avant dans le bateau
> Donc a devoir donc dessiner des formes de coque avec un avant plus volumineux pour supporter le poids du gréement.
... Je ne vais pas relancer le débat RS100 vs D-One, Laser vs Finn ou Europe ... mais vous avez une idée de mon propos
Voilà donc un point où l'esthétique ne va pas dans le sens des performances.

Note : Vous noterez aussi que la dérive participe au bras de levier de chavirage, donc la relever partiellement quand on arrive en limite de puissance, permet de diminuer (un peu), le couple de chavirage.

4> L'optimisation du couple de rappel :
Le couple de rappel = Poids de l'équipage * Bras de levier de rappel

Le centre de gravité d'un humain est situé environ au niveau du nombril, soit environ à 50% de sa taille.
Donc au trapèze, par rapport au centre du bateau, il est donc projeté à 1/2 largeur de bateau + 50% taille de l'équipier (soit environ 90cm).
Au rappel, il est projeté à 1/2 largeur de bateau + environ 30cm (si on sort bien les fesses du bateau )

On voit donc, qu'au rappel le bras de levier de rappel sera inférieur d'environ 60cm par rapport au trapèze. Pour compenser, il faudrait que les bateaux rappel soient 1m20 plus large que les bateaux trapèze.
Si l'on prend un RS700 de 2m de bau comme référence ... une version solo rappel devra avoir un bau de 3m20 ... et donc ressembler à ... un B14

On peut facilement faire le calcul pour un solo de 80kg, avec un barreur de 70kg = 150 kg Poids Total
Puissance vélique nécessaire pour planer au près = 150kg * 30% = 45kg

Bras de levier de chavirage (2m50 + 0.50cm = 3.00m)
Je ne connais pas exactement la hauteur du centre de poussée vélique d'un RS700, mais çà ne doit pas être très loin de 2m50 (40% de 6m50 ?)

On a donc un couple de chavirage de 45 * 3 = 135 kg/m

Avec un barreur de 70kg, il faut donc que son CG soit à 192cm du centre du bateau
Au trapèze (90cm) , çà nous donne un 1/2 bau = 192-90 = 102cm
Soit un bateau de 2m04 de large (soit un RS700 )
Au rappel (30cm), çà nous donne un 1/2 bau = 192-30 = 162cm
Soit un bateau de 3m25 de large (soit un B14-solo, avec un voile de RS700 )

C'est d’ailleurs intéressant de mettre ces données dans une petite feuille excel et de jouer avec.

Pour résumer pour ceux qui n'ont pas eut le courage de lire ma prose

1> Un skiff (solo) planera s'il peut développer une puissance vélique égale à 30% du poids total.
Tant que les bateaux pèseront 80kg, çà équivaut à environ 45kg de puissance vélique.

2> Compte tenu des contrainte de couple de rappel, développer cette puissance vélique nécessite :
- Des voiles à allongement limité (ou alors un gréement sloop thumbsup; )
- Des bômes basses

3> Equilibre cette puissance vélique ne sera possible que si le bateau est suffisamment large :
Au trapèze, le bateau aura un bau minimum de 2m00
Au rappel, le bateay aura un bau minimum de 3m20

Conclusion :

Les skiffs solo seront toujours handicapés par rapport aux doubles, puisque
- le ratio, poids du bateau vs poids total (avec l'équipage) est élevé
- le gréement catboat a un centre de poussé plus haut que le gréement sloop

Tant que l'on ne saura pas construire des skiff solo plus léger (50-60kg soit < 40% du poids total), les skiffs solo devront avoir des largeurs importantes.
Compte tenu des contrainte de gabarit routier :
Pour un skiff trapèze, on aura donc souvent des échelles (2m10).
Pour un skiff rappel, la largeur minimum > 3m00, impose l'adoption d'ailes démontables (B14/Blaze)

Les skiff "en forme de coque évasé" ne seront jamais assez large pour marcher correctement au près.

Conclusion perso :
Si je devais dessiner un skiff solo (en particulier pour les poids léger), je m'orienterais vers une sorte de B14 (avec des ailes donc), avec un gréement sloop plus ramassé, devant peser moins de 70kg

Merci à ceux qui ont pris la peine de me lire :-*

Rémi P wrote:
Conclusion perso :
Si je devais dessiner un skiff solo (en particulier pour les poids léger), je m'orienterais vers une sorte de B14 (avec des ailes donc), avec un gréement sloop plus ramassé, devant peser moins de 70kg

Merci à ceux qui ont pris la peine de me lire :-*

En fait tu préconise un Blaze (2013) tout carbone sauf la coque avec un spi et pourquoi pas un trapèze.

Il me semble que Mathieu (65 kg) en rs700 a un bateau avec les echelles au max de 268 cm de large

Et pour le spi asymétrique, pourquoi pas mettre un bout dehors surdimensionné un peu comme sur les 12pied? Le spi porterait encore plus le bateau au portant.

Peut être un peu extrême a gérer seul j'avoue

Et question peut être aussi stupide que ma suggestion: en quoi avancer le mât diminue le couple de chavirage?

et ou en es tu de ton projet de b14 en solo avec un greement raccourci

Fripouille wrote: Et pour le spi asymétrique, pourquoi pas mettre un bout dehors surdimensionné un peu comme sur les 12pied? Le spi porterait encore plus le bateau au portant.

Peut être un peu extrême a gérer seul j'avoue

Et question peut être aussi stupide que ma suggestion: en quoi avancer le mât diminue le couple de chavirage?

1: Je parlais des performances au près (planning).
En fait les 45-50kg de force vélique se décompose en une composante propulsive (sin) et une composante de gite (cos). L'angle étant l'ouverture du plan de voilure
(j'utilise des kg, même s'il faudrait écrire décanewton ;rolleyes; , mais les kg sont plus parlant).

> à peine 20-25% sont orientés en propulsion du bateau soit 45*sin(15)= 12 kg
> 43kg participent à la gite = 45*cos(15°)

Au portant, on a plus ce problème puisque même avec un vent relatif pointu comme en skiff, l'angle de la corde de voile avec le bateau est supérieur à 30 degrés.
Le couple de rappel permet donc toujours d'équilibrer 45kg de force de gite, mais à 30° d'ouverture du plan de voilure, çà représente une force vélique totale admissible bien supérieure (52kg), et donc une force propulsive de 52*sin(30)=25kg ... soit le double du près.
Donc on plane sans problème.

2: Pour le mat avancé
Une voile à faible allongement (Finn,Europe,D-One), pour une même surface, va avoir un mat moins haut, et une bôme plus longue.
Par rapport au mat, le centre de poussé va donc être plus en l'arrière.

Hors le bateau sera équilibré sous voile quand le centre de poussé vélique est aligné avec le centre de dérive. Donc il faut avancer le mat.

Le raisonnement c'est donc :
Centre de poussé vélique bas >> Voile à faible allongement >> Centre de poussé reculé >> Mat avancé.



C'est ce qui donne ce look de "petit nez" considéré comme pas très esthétique par certains, aux solitaires solo rappel performant.

Rémi P wrote: (....)

J'ai tendance à partager les observations de Fred (LeBas), puisque l'on parle d'architecture navale, un sujet qui me passionne, je voudrais compléter ses propos en vous démontrant qu'un bateau que vous trouvez esthétique, comme le mentionne Cédric, (surtout pour un solo rappel) ne sera pas efficace ;evil;

(...)

La question de l'esthétique est aussi (surtout) affaire de gout, et de mode... Telle forme sera jugée esthétique aujourd'hui et insupportable aux mêmes yeux quelques années plus tard...

Rien n'est plus subjectif que cette notion...

Thierry wrote:
La question de l'esthétique est aussi (surtout) affaire de gout, et de mode... Telle forme sera jugée esthétique aujourd'hui et insupportable aux mêmes yeux quelques années plus tard...

Rien n'est plus subjectif que cette notion...

Quoi, il est pas bô mon rafiot ? ;evil; ;evil;

Yabsinthe wrote:

Thierry wrote:
La question de l'esthétique est aussi (surtout) affaire de gout, et de mode... Telle forme sera jugée esthétique aujourd'hui et insupportable aux mêmes yeux quelques années plus tard...

Rien n'est plus subjectif que cette notion...

Quoi, il est pas bô mon rafiot ? ;evil; ;evil;

Ou sont les vahinées

Philippe G wrote: Il me semble que Mathieu (65 kg) en rs700 a un bateau avec les echelles au max de 268 cm de large

Je crois que la largeur est de 2.34 m avec les échelles au maxi. Soit à peu près la même chose que le Musto Skiff.

On avait mesuré le bateau de mathieu qui est au 8eme trou d'echelle et c'eatit bien 2.68.

Philippe G wrote: On avait mesuré le bateau de mathieu qui est au 8eme trou
d'echelle et c'eatit bien 2.68.

Ca n'est pas anormal, si l'on veut égaliser les couples de rappel au trap.

En prenant comme base 75kg, pour une largeur de 2m10
On a un couple de rappel de (2m10/2 + 90cm ) * 75kg = 146 kg*m
(1/2 bau + la hauteur du CG humain * poids).

Pour un barreur de 65kg
Bras de levier = 146 kg*m /65kg = 2m24
2m24-90cm = 1.34cm >> Bau de 2.70m

Effectivement j'ai faits ma petite étude pour comprendre le système d'égalisation des poids du RS700, d'ou quelques mesures :
- Le bateau fait officiellement 2m69 (arrondi de la mesure anglaise) à l'arrière des echelles (8e et dernier trou)
- On avait remarqué avec Yohan que la largeur du 700 était encore supérieure à l'avant des échelles (je n'ai pas de mesures précises)
- Un barreur de 70kg est toujours echelles déployées à fond. On commence à reduire à 72kg pour les plus grands.
- Le centre de gravité c'est plutôt de l'ordre de 57% de la taille (mesuré à l'eurocup pour Cédric, Josselin et moi).

Dans la doc RS, la largeur varie de 1.92 à 2.33 m. Vu qu'il y a 8 trous, ça fait 1" par trou de chaque coté.
A 75 kg, on est encore dans les légers.
( www.rssailing.org/docs/RS700%20Class%20R...%20-%20v6_3%2011.pdf )

Ca se voit à vue d'oeil que le RS700 peut être bien plus large que le musto skiff contrairement à se que disent les fiches techniques.
Pour moi un MSP mesure 2m13 d'échelle à échelle (à peu près l'espace entre les barres intermédiaires de mon 700).
Idem la doc RS, 2m33 je ne sais pas à quoi ça correspond : 8 trous c'est 2m69 à l'arrière et plus à l'avant.

Bref vaut mieux garder un oeil critique sur les données constructeurs.

Rémi P wrote: Les skiff "en forme de coque évasé" ne seront jamais assez large pour marcher correctement au près.

je n'ai pas tout lu, mais qu'entends tu par marcher correctement? le 29er en solo (l'archetype de la coque évasé je suppose, 1,80 de largeur) marche plutot bien au près je trouve (grace au foc probablement).

ceci dit, peu importe, je vol desormais

enfant terrible wrote:

Rémi P wrote: Les skiff "en forme de coque évasé" ne seront jamais assez large pour marcher correctement au près.

je n'ai pas tout lu, mais qu'entends tu par marcher correctement? le 29er en solo (l'archetype de la coque évasé je suppose, 1,80 de largeur) marche plutot bien au près je trouve (grace au foc probablement).

ceci dit, peu importe, je vol desormais

Tu as raison de demander des précisons, Simone, car c'est un sujet sur lequel il convient de ne pas rester... évasif !

enfant terrible wrote:

Rémi P wrote: Les skiff "en forme de coque évasé" ne seront jamais assez large pour marcher correctement au près.

je n'ai pas tout lu, mais qu'entends tu par marcher correctement? le 29er en solo (l'archetype de la coque évasé je suppose, 1,80 de largeur) marche plutot bien au près je trouve (grace au foc probablement).

ceci dit, peu importe, je vole desormais

Et tu ne fais que 60kg environ, comme quoi les questions, qu'on se pose pour trouver le bateau idéal, sont liées au talent...

enfant terrible wrote:

Rémi P wrote: Les skiff "en forme de coque évasé" ne seront jamais assez large pour marcher correctement au près.

je n'ai pas tout lu, mais qu'entends tu par marcher correctement? le 29er en solo (l'archetype de la coque évasé je suppose, 1,80 de largeur) marche plutot bien au près je trouve (grace au foc probablement).

ceci dit, peu importe, je vol desormais

Pour résumer le résumé

Nous parlions dans le post de l'Atom des skiffs solos AU RAPPEL, et de leur capacité à PLANER AU PRES.
Entre RS100, RS300, D-One, Atom ... aucun de ces bateaux (catboat) n'a (d'après le calcul physique) le poids plume, et/ou la largeur nécessaire pour planer au près.
Le terme coque évasé est utilisé non pour décrire les perf. de la coque mais le principe d'une coque tulipée large (type RS300), qui sera hélas toujours limité par le gabarit routier. (par opposition à une construction avec ailes ou trampolines)


Je concluais que pour planer au près en solo, il faut une ou plusieurs des conditions suivantes :
> Un bateau plus léger (<60kg)
> Un bateau plus large (>3m)
> Un gréement à CV plus bas (Sloop par exemple)
> Un trapèze

Avec ton 29er solo tu a deux de ces conditions (trap + sloop)
C'est la raison pour laquelle je voulais essayer le B14 solo avec un gréement 29er.
(>3m + sloop) ...(le prix de l'expérience me dissuade un peu)

Mais in fine, la solution est probablement proche de celle mentionnée par GG ...
> une sorte de Blaze "FF" tout carbone
> ou un B14 carbone à foc autovireur et avaleur.
> ou un RS600-FF avec des échelles

... hélas c'est pas pour demain ... donc on va devoir soit se mettre au trap solo ... soit continuer de se trainer au près.

Quand je parle du Blaze tout carbonne sauf coque, il existe puisque l'Assoc. l'a autorisé cette année.
Je pense qu'il devrait y associer un spi, car franchement après l'avoir essayé avec je regrette de m'en être séparer. Car naviguer assis avec de la puissance, c'est super et sincèrement dans du vent c'est plus facile. J'ai préféré la position de rappel plus que sur le D-ONE que je juge trop haute.