Jai entendu dire quune portée de faisceau (perpendiculaire au vent) est le point de navigation le plus rapide sur les voiliers modernes, mais je nai pas entendu de réponse satisfaisante explication de la physique derrière la revendication.
Les voiles triangulaires propulsent le bateau en formant un profil aérodynamique et en générant une portance. Avec un profil aérodynamique rigide, comme une aile davion, je crois comprendre que la portance doit être proportionnelle à la vitesse de lair au-dessus du foil. Cela impliquerait que la navigation au près devrait être plus rapide, car le vent apparent est plus grand en naviguant contre le vent réel. En même temps, si lon navigue dans lœil du vent, la voile perd sa forme et cesse dagir comme une voilure.
La tension entre ces deux processus indiquerait un optimum quelque part entre la navigation au près (aussi proche de la direction du vent que possible tout en conservant la forme de la voile; généralement à environ 45 ° du vent) et une large
On peut exclure de courir avant le vent (en séloignant directement de lui), car alors la voile agit comme un parachute plutôt que comme une voilure, de sorte que le bateau ne peut jamais aller plus vite que le vent (alors que , dans une mer infinie deau sans frottement et sans résistance à lair, naviguer au près ferait accélérer le bateau pour toujours – beaucoup mieux!)
De plus, je suppose quil faut tenir compte de la direction de la force du vent . Si nous pouvons supposer que la force du vent sur la voile est perpendiculaire à la bôme (ce que je ne suis pas tout à fait sûr de pouvoir), alors sur une poutre atteindre la composante avant du vecteur de force du vent est plus grande que lors de la navigation de près. transporté, où la flèche est plus étroitement alignée sur la ligne centrale du bateau. Cest peut-être en fait le facteur le plus important.
Ensuite, il y a une traînée due au vent et à leau, mais je ne suis pas sûr combien cela compte pour cette question particulière… il y a aussi des vagues à considérer, qui voyagent dans la même direction que le vent et favoriseraient donc également une portée de faisceau, mais supposons quelles ne sont pas significatives.
Donc, en tant que profane, je ne sais pas si ma ligne de pensée tient vraiment la route (pour ainsi dire). Ma pensée est-elle correcte et si oui, lequel des phénomènes est le plus responsable de la portée du faisceau la plus rapide?
Commentaires
- À lépoque où je apprenant la voile, ils mont dit que les larges portées étaient un peu plus rapides que le faisceau. Mais dans tous les cas, la question de savoir pourquoi les tronçons (en général) sont rapides sur les sloops est une bonne question.
- Jai ‘ entendu cela aussi – comme dhabitude, cela dépend du bateau; Je pense que la plupart des bateaux sont les plus rapides sur une poutre, certaines classes étant plus rapides sur une large. Et oui, la question est plus fondamentale de savoir pourquoi naviguer au près nest ‘ t aussi vite 🙂
- Avez-vous déjà pris une graine de pastèque mouillée entre le pouce et le doigt et pressé, pour le faire éclater? Cest ‘ une façon grossière de décrire ce qui se passe ‘. La voile est un doigt et la dérive est lautre. Sil ny avait pas de traînée deau, il ny a vraiment aucune limite à la vitesse à laquelle le bateau pourrait aller. Il peut vraiment faire cela au portant ou au près aussi bien, mais leffet est le plus fort sur une portée.
- Pour tous les dériveurs de course sur lesquels jai navigué, le point de navigation le plus rapide était généralement une portée légèrement proche (cela pourrait avoir a commencé comme une poutre ou même une large portée, mais au moment où le bateau se déplaçait rapidement, il était à portée de main). Un facteur important est la fente entre la flèche et le bras principal, qui fait plus sur des tronçons rapprochés. Pour les classes qui sont autorisées à définir des spinnakers, le point de navigation le plus rapide peut être plus large car les spinnakers peuvent ‘ être placés sur des tronçons très proches. Pour les catamarans (sur lesquels je nai jamais navigué sérieusement) à peu près tous les points de navigation se retrouvent aussi proches que les bateaux sont si rapides.
Réponse
Sur une portée de poutre, la bôme est sortie sur le côté du bateau et la levée du vent est un vecteur dirigé vers la proue, dans le sens de la marche.
Sur un trait de près, la bôme est près de la ligne médiane du bateau, et lélévation du vent est un vecteur dirigé vers le côté du bateau, presque orthogonal à la direction de la marche.
A le bateau au près dépend de la pression de leau contre le côté sous le vent de la quille pour le faire avancer, plutôt que dêtre poussé latéralement.
Sur une portée de poutre, il y a moins de pression deau du côté sous le vent, et le bateau est capable de fendre leau avec moins de résistance.
Ceci est une simplification, car les angles de navigation réels varient, mais la vitesse plus élevée sur un tronçon est due au vent soulevant le bateau dans la direction de son voyager plutôt que pulli ng il latéralement dans le sens contraire de sa direction de déplacement, comme dans un trait rapproché.
Une autre façon de dire cela est que si vous considérez le bateau comme une fosse orange humide et lisse tenue entre votre pouce et votre index (entre le vent et leau), presser la pointe effilée de la fosse le fera sortir, mais serrer les côtés plats de la fosse aura peu deffet.
Réponse
Le point de voile le plus rapide dépend du bateau ( à la fois sa forme de coque et son plan de voile), la force du vent et létat de la mer. En général, une portée de poutre nest pas le point de voile le plus rapide.
Par exemple, par vent très faible, certains bateaux iront plus vite sur une courte distance en raison de laugmentation du vent apparent dû au vent. Pour les bateaux qui naviguent plus vite que le vent, le facteur limitant pour la vitesse est la distance à laquelle ils peuvent naviguer au vent apparent; lorsquils vont plus vite que la vitesse du vent, le vent apparent est toujours en avant du faisceau. Un angle plus large par rapport au vent réel leur permet daller plus vite avant que leurs voiles ne soient complètement bardées, donc une large portée est la plus rapide.
Consultez les diagrammes polaires sur ce site:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 degrés par rapport au vent réel nest généralement pas le plus rapide.
Quant à savoir pourquoi certains angles sont plus rapides que dautres, cest un peu compliqué et au-delà de la portée de cette réponse. Quil suffise de dire que lorsque vous naviguez plus près du vent, la composante de portance dans le sens de la marche est moindre, plus la traînée augmente. Vous ralentissez donc à lapproche dun parcours au près. Au fur et à mesure que vous abattez pour une course, les voiles finissent par se caler et moins efficaces. Quelque part entre un parcours au près et une course, vous trouverez langle de la vitesse maximale, qui est parfois denviron 90 degrés par rapport au vent réel mais pas toujours.
BTW, je devrais ajouter que le terme «portée du faisceau» na pas de définition précise. Certaines sources disent quune portée du faisceau est de 90 degrés par rapport au vent vrai , dautres disent ses 90 degrés par rapport au vent apparent . La plupart des sources introduisent les points de voile avant le concept de vent apparent et éludent entièrement la différence. Pour les bateaux qui ne font quune fraction de la vitesse du vent (cest-à-dire la grande majorité dentre eux), ce nest pas une distinction si importante. Dans la réponse ci-dessus, j’ai utilisé la définition du vent réel, mais même si vous choisissez la définition du vent apparent, la portée du faisceau n’est pas toujours la plus rapide. Les bateaux qui vont plus vite que le vent ont leurs voiles taillées au près quel que soit leur point de départ. voile.
Commentaires
- La plupart de cette réponse a du sens, car celui qui a passé quelques milliers dheures à piloter des dériveurs, mais » Les bateaux qui vont plus vite que le vent ont leurs voiles réglées au près quel que soit leur point de voile. » est simplement, manifestement, faux en général. De nombreux petits dériveurs vont habituellement plus vite que le vent réel sur les points de voile autour dune portée de faisceau , et aucun ne sapproche de la configuration de la voile ou de langle dinclinaison dun vrai configuration au près.
- Il est vrai que de nombreux dériveurs modernes planeront pour atteindre leurs vitesses maximales, mais ces points de voile doivent être larges portées , n ot même près , car la dérive doit être soulevée pour réaliser la planification. Evan, un germon de style ancien, planera dans une brise raide sur une large portée.
Réponse
Le parcours le plus rapide nest pas exactement perpendiculaire au vent réel, mais légèrement sous le vent. Le décalage au portant optimal est langle de vent apparent que le bateau peut naviguer (beta), qui est petit pour les bateaux efficaces (15deg) et les bateaux à glace (< 10deg).
La géométrie est expliquée ici: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Réponse
Les portées sous le vent sont beaucoup plus rapides – comme lors de la dernière America « s Cup.
Raison simple: si la traînée sur la coque est faible, vous pouvez obtenir un « vent de face » significatif que vous ajoutez au vecteur de vent réel pour donner le vent apparent.
Ce vent apparent doit être à un angle « sensible » par rapport au bateau – une composante latérale suffisante pour quil puisse « poussez » toujours la voile.
Plus la traînée du bateau est faible, plus cet optimum est sous le vent. LAC72 utilisé dans lAmerica « s Cup a atteint des vitesses supérieures à 40 nœuds dans un vent de 20 nœuds ; à ce moment-là, langle du vent apparent était de 19 degrés bien que le bateau soit nominalement sur une large portée.
Un beau diagramme et une explication peuvent être trouvés à https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Réponse
Lidée selon laquelle le vecteur de portance de la voile doit être proche de la direction de déplacement nest pas correcte. Seul un composant du vecteur de portance doit être dans le sens de la marche et il ne peut sagir que dun petit composant.
Je pense que cest plus facile à comprendre si vous faites une hypothèse simplificatrice. Oubliez les profils aérodynamiques et autres. Considérez la dérive du bateau comme une sorte de patin, incapable de se déplacer latéralement, mais capable davancer ou de reculer presque sans résistance. (Comme un bateau à glace.)
De la même façon, pensez à la voile comme quelque chose qui peut avancer facilement dans les airs, mais pas sur le côté, comme si lair était une substance comme le jello, et la voile était un couteau. Dans cette situation, le bateau agit comme un lien entre lair et leau, en ce sens que si le bateau avance dans leau, lair doit se déplacer latéralement, car la voile nest pas parallèle à la dérive. De même, si lair se déplace latéralement, le bateau doit avancer (ou reculer). Plus la voile est parallèle à la dérive, plus le bateau doit bouger.
Supposons que la voile et la dérive ne sont pas parallèles, mais à un petit angle lune par rapport à lautre. Si lair nest pas immobile par rapport à leau, mais quil se déplace sur une certaine distance, le bateau se déplacera dune autre distance, car la voile ne peut que fendre lair et la dérive ne peut que traverser leau.
En effet, plus la voile est parallèle à la dérive, plus le bateau devra se déplacer loin, car ni la voile ni la dérive ne peuvent glisser latéralement dans son milieu. Dans la limite où langle sapproche de zéro, la distance que le bateau doit parcourir sapproche de linfini. Cela ne dépend pas de la direction dans laquelle le bateau est pointé, tant quil nest pas directement sous le vent ou au près. Cela fonctionne sur nimporte quel autre point de navigation.
Bien sûr, il ny a pas de traînée nulle dans leau ou dans lair, et la composante de la force de lair parallèle au voyage peut devenir assez petite, donc voyager perpendiculairement au vent peut donner les meilleurs résultats, ce qui répond à votre question. Mais gardez à lesprit que tout dépend de langle entre la voile et la dérive. Plus il est proche, plus vite il peut en principe aller, si ce n’est pas pour la traînée.
En fait, plus la traînée est faible, dans l’eau et dans l’air, plus le bateau peut aller vite. Regardez cette vidéo.
Réponse
Classiquement, il atteint – le cours le plus rapide du voilier. Habituellement, il se produit que lorsque la projection de la force du vent sur le vecteur de propagation atteint les valeurs maximales, le bateau reste stable, en termes de gîte, puisque la projection de gîte de force du vent devient petite. Lorsque le bateau roule à la poutre atteignant la force de gîte est grande, le bateau gagne en résistivité en raison de la gîte et de la dérive. Ainsi, une telle cour pourrait être optimale pour les yachts de glace, ou pour les monocoques, en particulier avec Hugh Gennakers, ou les voiles Code Zero (comme dans Volvo Ocean Racing). « Voilier moderne » – aujourdhui, ce sont des monocoques à foils, qui se propulsent à la vitesse de plus de 50 nœuds, et le vent dans leurs cadres de référence diffère considérablement du cadre de référence terrestre, et la direction du vent pour le yacht nest pas la même, la direction du vent tend vers loeil du vent, selon la somme vectorielle du vecteur vrai vent et vitesse du yacht
Commentaires
- Désolé, cette réponse est assez déroutante…