La théorie
Comme son nom l’indique "la théorie" n’est que de la théorie.
Un voilier est tellement complexe, qu’il est impossible d’affirmer que telle ou telle solution est la meilleure. Les chiffres qui sont donnés, sont des chiffres moyens, relevés sur des bateaux considérés comme efficaces en 2000.
Le but principal de la théorie est de se donner les moyens de relever certains paramètres sur un bateau pour pouvoir les comparer avec d’autres. Ce sont ces comparaisons qui devraient faire évoluer les voiliers.
Il faut lire les lignes qui vont suivre en gardant à l’esprit la première phrase du chapitre.
7.1 LA CARENE
On part du principe que vous possédez ou créez le plan d’un bateau.
- a- La longueur de flottaison (Lf)
- Elle se mesure sur un plan (si disponible) ou en positionnant le bateau dans l’eau.
- b- L’aire du maître couple immergé (A)
- C’est la surface immergée du plus grand couple du bateau.
Tracer sur le couple des parallèles à la flottaison chaque 5mm et mesurer la longueur de chaque tranche. Additionner toutes les tranches pour calculer la surface en cm². Si le couple est circulaire, il est possible de calculer sa surface mathématiquement.
- c- Le déplacement (D)
- C’est le volume de la carène immergée, quand le bateau est au repos.
Diviser la Lf en dix parties égales.
Calculer la surface de tous les couples comme pour le maître couple.
Additionner les surfaces des couples et multiplier par la distance entre deux couples : (D1+D2+D3+.........D9) x d = D
Pour un classe 1 mètre: D égale environ 3,6 dm². Pour un classe M : D égale environ 4,4 dm².
- d- Le centre de carène (CC)
- C’est le centre de ce volume. L’intérêt est de connaître sa position longitudinale (dCC). Cette position nous permet de comparer l’emplacement des volumes dans une carène.
Multiplier 'la surface de chaque couple(A)' par 'la distance entre le point 0 (début de la flottaison) et le couple en question (d)'.
Exemple : A5 x d5 - Notons que A0 et A10 égale 0.
Faire la somme de ces produits.
Exemple : A1xd1 + A2xd2 + A3xd3...........= å Ai x di
Faire la somme des surfaces immergées.
Exemple : A1 + A2 + A3 +..............................= å Ai
dCC = (å Ai x di) divisé par (å Ai)
A moins d’une carène excentrique, le CC devrait se trouver entre les sections 5 et 6.
Pour les classe 1 mètre, le CC se trouve entre 520 et 540 mm de l’avant du bateau.
Pour les classe M, il se trouve 650 et 710 mm de l’avant du bateau.
Attention l’avant du bateau n’est pas forcement l’avant de la ligne de flottaison.
Toutes ces mesures ne sont que des valeurs de références. Le dessin d’une carène se fait presque toujours suivant l’inspiration de l’architecte. Le but est d’avoir un bateau polyvalent, qui n’enfourne pas, qui ne cabre pas, qui ne tape pas dans le clapot, qui soit rapide sous toutes les allures.
7.2 LES SURFACES DE DERIVE
- a- La surface antidérive de la coque
- Elle a peu d’importance. Tous les bateaux ont pratiquement la même surface antidérive. Elle est facile à mesurer, comme la surface d'un couple.
Le centre de cette surface peut se trouver de la même manière que le centre de la surface de la dérive. Il sert à calculer le centre antidérive total du bateau.
b- La dérive
- Elle est l’élément essentiel qui permet au bateau de remonter le vent.
- La surface : pour les classe M, elle varie de 400 à 500 cm². Pour les 1 mètre de 300 à 400 cm².
La tendance actuelle est pour les dérives avec beaucoup de surface.
Il est facile de calculer son centre en découpant un carton ayant la même surface et en cherchant son centre de gravité en le posant en équilibre sur une aiguille. Cette solution paraît empirique, mais est très précise. Ce procédé sera aussi utilisé pour calculer le centre des surfaces de voile. Pour les classe M, ce centre se trouve entre 10 et 25 mm devant le CC. Pour les classe 1 mètre, il se trouve à plus ou moins 15 mm du CC.
On obtient un bateau plus vivant mais plus délicat à barrer en avançant la dérive.- La rigidité : la rigidité d’une dérive est approuvée par la grande majorité des coureurs. Pas de torsion, pas de flexion, le bateau est plus vif et précis.
- Le profil : le profil de la dérive varie énormément suivant les bateaux. Certains coureurs sont convaincus par les dérives épaisses, d’autres par les dérives fines.
Les profils utilisés sont très variables. La différence est très difficile à juger pour les voiliers radiocommandés. Il est par contre certain qu’une dérive épaisse est beaucoup plus rigide qu’une dérive fine. Un profil propre et régulier ne peut être que favorable au bon écoulement des filets d’eau.- La longueur : la longueur actuelle des dérives de classe M est de 51 à 56 cm entre la coque et le lest. La forme de la dérive ne parait pas beaucoup influencer la vitesse du bateau. Beaucoup de solutions ont été essayées. Rien n’a été prouvé. Le trapèze simple est le plus utilisé.
Il est l’élément qui permet de diriger le bateau. Sa surface influence sur l’équilibre du bateau. Un petit safran fera avancer le centre de dérive total et donnera un bateau plus ardent. Un grand safran donnera l’inverse. De 100 à 150 cm² pour les 1 mètre. De 100 à 170 cm² pour les M.
- c- Le safran
Sa rigidité limite les vibrations. Cette rigidité est facile à donner, car les safrans actuels sont assez épais avec un profil arrondi sur l'attaque pour limiter des décrochements.
Son équilibre par rapport à son axe doit théoriquement être d’un maximum de 28% de surface compensée. Mais certains coureurs augmentent cette surface jusqu’à 40%.
Sa position sur la coque influence la vitesse de rotation du bateau et la force dégagée pour le faire virer. Un safran avancé sera plus adapté pour un bateau de petit temps. Le safran le plus à l’arrière possible est plus efficace dans le gros temps. Cette solution est très majoritaire sur les bateaux actuels.
Il existe beaucoup de forme de formes de safran. Il est difficile de dire quelle est la meilleure. Les safrans très profonds permettent de contrôler plus facilement le bateau dans les enfournements, mais ils ont tendance à vibrer rapidement.
7.3 LES POIDS
Pour les classe 1 mètre, le poids est limité par la jauge, donc pas très important. Il sera très difficile de faire descendre le centre de gravité du bateau.
Pour les classe M, les différences peuvent être importantes entre les bateaux. Mais actuellement, la chasse au gramme n’est plus la préoccupation numéro un des fabricants. La forme des voiles est dix fois plus importante.
Un bateau un peu lourd pardonnera plus d’erreurs de pilotage. Il démarrera moins vite, mais s’arrêtera aussi moins vite. Un gréement lourd sera un avantage dans la pétole, car le bateau gîtera plus vite.
Voici quelques indications de poids en grammes
Minimum |
Moyen |
Maximum |
|
Lest |
3300 |
3500 |
3600 |
Coque |
250 |
300 |
400 |
Dérive |
150 |
200 |
300 |
Radio |
250 |
300 |
350 |
Gréement |
250 |
300 |
500 |
Total |
4200 |
4600 |
5250 |
7.4 LE CENTRE DE VOILURE
C’est le centre de gravité géométrique du plan de voilure.
La façon la plus simple de calculer un centre de voilure est de reproduire sur un carton le plan de voilure à l’échelle 1/5, en respectant scrupuleusement les distances entre les voiles, le cintre donné avec le mat et le reste. Les deux voiles seront juste reliés entre elles par deux petits bouts de carton.
Trouver le centre en positionnant le carton en équilibre sur une aiguille (Voir la dérive).
Pour les classe M, ce centre peut varier énormément suivant les jeux de voile.
Le but recherché est d’avancer le centre de voilure dans la brise pour rendre le bateau plus mou car il a tendance à partir au lof. Dans la pétole, c’est le phénomène inverse, il faut reculer le centre de voilure pour rendre le bateau ardent car il abat naturellement.
En théorie, le centre de voilure du jeu B devrait se trouver à la verticale du centre de dérive. Le jeu A légèrement en arrière, les jeux C en avant.
En pratique le bon équilibre du bateau se trouve en navigant et en réglant ses voiles.
Il existe trois paramètres pour équilibrer les centres de voilures. Chaque option à sa part d’influence, et il peut être intéressant de travailler avec deux ou trois options à la fois.
- Modifier le rapport des surfaces entre la grand voile et le foc. Ce rapport est calculé en % du foc par rapport
à la surface totale.
Pour les gréements classiques (foc et grand voile séparés), la surface du foc peut varier de 35 à 45% de la surface totale.
Pour les balestrons, il est absolument impossible de mettre plus de 28% de surface dans le foc. Si ce pourcentage est dépassé, le balestron ne fait plus girouette, il se met en travers du vent et le bateau devient incontrôlable.
On utilise généralement 22 à 24% de surface de foc pour les jeux A et 28% pour les jeux C. Cette option permet de faire varier le centre de voilure de 20 mm maximum.
- L’inclinaison du tube doit être contrôlée très précisément. Une erreur de 1 mm sur la longueur du tube équivaut
à une modification du centre de voilure d’au moins 6 mm pour un jeu A (le centre de voilure se trouvant à au moins
70cm au-dessus du pont).
Pour contrôler correctement et efficacement son inclinaison au moment de la fabrication, la solution la plus simple est de matérialiser l’axe du tube par une longue tige en acier de 5mm de diamètre, que l'on fait passer au travers de la coque. Il sera possible de contrôler l’inclinaison latérale et longitudinale du tube en se référant à la dérive.
Il est aussi possible de déplacer le centre de voilure en montant deux tubes de balestron sur le bateau. Ce système permet de garder des surfaces de foc importantes pour les jeux de petit temps.
- La tension du pataras cintre le haut du mat. Elle n’influence pas beaucoup sur le centre de voilure théorique.
Le cintre du mat est donné par la longueur de l’étai de foc et par la tension du pataras. Un millimètre de plus de longueur d’étai équivaut presque à faire reculer le haut du mat de 5mm. C’est la base de tous les réglages du bateau. Ceci implique beaucoup de précaution dans la manipulation du réglage de l'étai.
Pour pouvoir contrôler précisément le cintre du mat et ses variations suivant les réglages, il est possible de le bloquer par sa base sur une planche, sur laquelle ont aura tracé l’axe du tube de balestron. Cette planche de 80 x 230 cm ne pourra que difficilement être porté sur les bords du plan d'eau. Donc ses mesures seront effectuées à la maison. Ces relevés pourront permettre de retrouver les réglages initiaux d’un balestron après avoir fait des essais.
Il existe un document créé par René VILLERET qui traite en détail du centre de voilure du classe M. "LES SECRETS DU CLASSE M". Vous pouvez vous le procurer en écrivant à :
M René VILLERET
rue des AIRES
04450 CORBIERES
Pour le classe 1 mètre, les jeux de voiles étant très strictement définis pour tous les bateaux, le centre de voilure est toujours au même endroit par rapport au mât. Seule la quête du mât permet de régler le bateau. Il existe donc une règle facile pour centrer le voilier. Positionner le mat verticalement. La ligne imaginaire qui prolonge le mât vers le bas doit couper le bord d’attaque de la dérive au milieu de sa hauteur.
