surface mouillee

bonjour
apres six mois de lectures fort instructives, je me risque a poser une question aux specialistes

sachant que la vitesse optimale d'un voilier est presque uniquement fonction de sa longueur de carene,qu'elle est la part, en pourcentage, qui est due a sa surface mouillee,et comment peut'on en calculer l'influence,uniquement en fonction du parametre "surface"
cordialement jm

L'équipage
26 fév. 2006
26 fév. 2006

Plus ça change et plus c'est la même chose!

Un voilier est un tout et chaque paramètre interagit avec les autres. A copier 100 fois!:-)

Par exemple, une SM a un sens par rapport à un déplacement donné,
un lest particulier, un style de bateau et aussi un fardage déterminé.

Il n'y a pas de chiffre magique pour un ratio d'oeuvres vives,
ne serait-ce que parce que chaque cm2 influe différemment selon la
profondeur et l'emplacement où il se trouve.

Et la SM n'est pas tout, le dessin d'une carène, le galbe et l'emplacement d'un appendice
ont plus d'incidence que la surface brute.

Tu peux réduire la SM pour aller plus vite, mais alors le bateau
sera plus instable et fera un moins bon cap, et tu perdras en route
le chouia gagné en vitesse apparente.

Tu peux compenser la SM en renforçant le gréement et en portant plus
de toile plus longtemps, c'est amha un choix valable.

26 fév. 2006

et moi qui pensait que le SM ne faisait mouiller
que les amateurs du genre....et que la réduction de la surface de vynil était plutot de nature à retarder l'effet au lieu d'aller + vite;-)

ceci dit je suis bien d'accord avec cette phrase
"ne serait-ce que parce que chaque cm2 influe différemment selon la profondeur et l'emplacement où il se trouve." d'autant + que "le galbe et l'emplacement d'un appendice ont plus d'incidence que la surface brute." :-D

amicalement

26 fév. 2006

Vitesse optimale ?
Je ne sais pas ce que tu entends par vitesse optimale dans ce contexte.

C'est la vitesse maximale d'un bateau et donc d'un voilier qui dépend de la longueur de coque par mer calme et avec une puissance propulsive importante (un bon vent)

Mais qu'il y a un vent faible, que la force propulsive est faible, que le voilier "se traîne" c'est là que la surface mouillée devient déterminante. Tu es alors très en dessous de la vitesse maximale.

MichelR

26 fév. 2006

Amha
Plus tu gardes de la toile,plus tu gites (suivant ton cap),donc ,moins de surface mouillé !!plus tu vas vite !!d autant plus que tu gagneras en poids(de moins en moins de monde a bord) ;-)mdr :-D :-D :-D

26 fév. 2006

Peut etre mais

lorsque un bateau gite la resistance à l'avancement augmente

5° = + 1%
10°= + 2%
15°= + 4%
20°=+ 7%
25°=+ 13%
30°= + 25%

D'ou l'interet de ne pas trop gité

josé

26 fév. 2006

Mais oui, IDF
ca s'appel le respect des ainés... c'est parceque tu ne vois pas la ancres flottantes qu'ils sont obligés d'installer pour ne pas te faire de peine :-)

C'est beau le respect intergenerationnel :-D :-D :-D

:jelaferme:

26 fév. 2006

Ben , d accord ,mais !!
mais ma vieille barque , ne me mouille pas trop pas besoin de réduire trop tot la toile ,et ce n est pas un tape cul !!! et pour 10 pour cent de gite en plus !!le tuperware est dans les choux!!j en (ris) (1 ou 2) encore ;-)mdr :-D :-D :-D

26 fév. 2006

Petit
Salopiot !!!! ;-) ;-) ;-)

26 fév. 2006

pour preciser ma pensee
merci pour vos reponses,mais je me permet d'insister,les choses n'etant pas totalement claires pour moi
si on considere un deplacement donne, a priori,en faisant abstraction des appendices "non porteurs",la surface mouillee doit etre sensiblement identique qq soit la forme de la carene ( c.f archimede)
donc toujours suivant mon raisonnement,seules les surfaces de derive,lest, safrans etc. entrent en jeux dans l'influence de la sm
il doit exister une formule mathematique permettant de le definir, c'est ce que je cherche
en dehors de toute notion d'hydraudynamique, c'est une formule de frottement en qq sorte
desole si je ne suis pas assez clair,mais je cherche a comprendre

26 fév. 2006

oh que non!

continuons.

à deplacement identique tu n'as pas forcement la m^me surface mouillée et là aussi reside "l'art" de celui qui trace une carene.je sais celà peut paraitre bizard mais neanmoins facile à demontrer.

Prenons des cube de même volume
- 1m de coté ,V=1m2 surface mouillée 6m2
- longueur 2m largueur 0.5 hauteur 1m
V=1m2
surface mouillée 7m2

et cette surface est determinante pour l'avancement car facteur de frottement biensur donc elle doit etre la plus petite possible

josé

26 fév. 2006

c'est compliqué

La vitesse optimale d'un voilier est tout d'abord theorique .

Mais decortiquons la formule ci dessous (il y en d'autre)

V=Rxracine de L

V=vitesse en nd
L=longueur flottaison
R=Resistance à l'avancement (voilier autour de 2.4)

Mais R=D/(0.01L)au cube

D= deplacement

et là avec D la surface mouillée est sous jasant.Donc la vitesse optimale est fonction de la longueur mais aussi du deplacement du bateau donc de sa surface mouillée.

Et d'ailleurs intuitivement à longueur egale l'on "sens" bien qu'un bateau leger atteindra des vitesses limites plus importante qu'un bateau lourd.

Bon j'arrete là car si l'on se lance dans les resistances à l'avancement ça va devenir vite indigeste surtout pour un dimanche apres midi. :-D

josé

26 fév. 2006

Une fois de plus
les notions de base !

On ne peut faire de corrélation entre une surface et un déplacement qu'à surfaces ou déplacement égaux (depuis Euclide et ses prédécesseurs la surface augmente en fonction du carré de l'échelle, le déplacement en fonction du cube).

Dans tout bon traité d'architecture navale, même antérieur à la guerre de 14, on apprend que la résistance à l'avancement d'un navire se décompose en résistance de frottement et résistance de forme .

A défaut de se calculer, la résistance de frottement peut s'évaluer .
Elle est proportionnelle au carré de la vitesse, à la surface mouillée et à un coefficient de frottement qu'on sait aussi évaluer en fonction de la rugosité et du nombre de Reynolds (formules de l'ITTC depuis les années 30).

Très grossièrement on peut dire que la résistance de forme évolue en fonction du cube de la vitesse .

Aux "petites vitesses" (V sur racine de L inférieur à 1) la résistance de frottement est beaucoup plus importante que la résistance de forme . Donc l'influence de la surface mouillée est prédominante . Quand la vitesse augmente, cette influence devient relativement moins importante : en doublant la vitesse ou multiplie la résistance de frottement par 4 et celle de forme par 8, en triplant on passe à 9 et 27 .

Pendant longtemps, la revue bateau a publié des essais et des comparatif avec entre-autres un coefficient (sans dimension M. Navis) qu'ils appelaient aptitude à naviguer par petit temps .

C'est le rapport entre la surface de voile et la surface mouillée (SV/SM). Il évolue en général entre 2 et 3 . Il donne une bonne idée de l'influence de la surface mouillée .

La surface mouillée dépend de :
- la forme de carène
- la surface des appendices
Forme de carène : les déplacements légers tendent à avoir un SV/SM plus bas sauf à être surtoilés .
Appendices : c'est une question de dessin .

Pédago off .

26 fév. 2006

La théorie et la pratique

Bateaux utilisait effectivement un coefficient d'aptitude à voiler
par petit temps, mais ce ratio qui se voulait "scientifique" était
assez souvent en contradiction avec les faits observés.
Les archis (les vrais) rigolaient sous cape...

Pour raisonner par l'absurde, une pénichette lège donc très haute sur
l'eau et dépourvue de pied dans l'eau, avec un gréement aurique en coton
(tant qu'on y est!) aurait une meilleure V/M qu'un Centurion, et
en prime serait supposée faire un meilleur près à 10 Kts de vent.

26 fév. 2006

le centurion dérape moins que le IDF
amha bien sûr !
;-)

26 fév. 2006

mais !!!!!
tous ,ces bateaux ,qui clapotes au moindre clapot!!!! ;-)mdr :-D :-D :-D

26 fév. 2006

mais
c'est quand même mieux que de parler de m² par tonne ou de tonne par m²
Ce qui ne permet absolument pas de comparer des bateaux de tailles différentes .
L'exemple de la pénichette est excellent car il montre qu'une analyse plus fine est nécessaire .
Pour cela il y a d'autres coefficients (sans dimension) .

26 fév. 2006

tout juste !!!
L on voit bien le centurion de l hollywood qui dérape et perd du cap ,sur son premier clips !!mais moi , j adore cette limite ,ou il prend bien la vague , encore!! c est bon !c est bandant!!!méme pour un vieux!!! tiens ,à la barre , c est comment ??

26 fév. 2006

Non !!
Pour le coup !!!je suis sur que tu as raison!!!!!!!dur dur la vie :-)mdr :-D :-D :-D

26 fév. 2006

Quand je dis ,bateaux!!
je parle des plastocs de b!! ou autres , certains autres ont ,toutes mon estime!!mon porte feuille me dit :non !!le con!! ;-)mdr :-D :-D :-D

26 fév. 2006

Théorie
Résistance de friction :

Rf = 1/2 rho . v^^2 . S . Cf

rho = masse volumique de l'eau en kg/m3
V = vitesse en m/s
S = Surface mouillée en m2
Cf = coefficient de frottement

Ce dernier coefficient évolue suivant une loi qui est souvent approximée par une formule : la plus utilisée est dite "ITTC 57" :

Cf = 0,075 / (log(Rn)-2)^^2

Rn étant le nombre de Reynolds

Rn = 0,7 . V . Lwl / v

V = vitesse en m/s
Lwl = longueur à la flottaison en m
v = viscosité de l'eau en poiseuilles (beurk)

Tout cela pour dire que la résistance de friction ne dépend pas que de la surface mouillée, mais de la vitesse ET de la longueur à la flottaison. En théorie... en effet, les paramètres les plus influents sont sans aucun doute la surface mouillée et la vitesse.

L'autre résistance à vaincre lors de l'avancement est liée au fait que le bateau crée une vague lors de son déplacement, et que pour dépasser la vitesse limite, il doit passer du régime de "déplacement" au régime de "planning" en "montant" sur cette vague. Il suffit d'avoir vu un bateau à moteur "déjauger" pour comprendre le passage d'un régime à l'autre. Cette vitesse limite est très fortement liée à la longueur à la flottaison (exactement à sa racine carrée). Mais la forme du bateau influe aussi : les carènes astucieusement calculées "allongent" la distance entre le sommet et le creux de la vague crée par le bateau, facilitant le passage au planning. Cela revient à dire qu'on peut, à longueur à la flottaison égale, diminuer la résistance. Certains prétendent que la forme de la courbe des aires, notamment les positions "d'épaules" et de "hanches", permet de se faire une bonne idée de la manière dont le bateau va créer sa vague d'étrave et donc de ses performances par vent bien établi.

Pour fixer les idées, jusqu'à deux noeuds environ la résistance de friction est supérieure à la résistance de forme (celle qui est directement liée à la longueur à la flottaison), et au delà de quatre noeuds, c'est le contraire. Entre les deux... ça dépend du bateau, de la densité de l'eau, de la propreté de la carène, de l'âge du capitaine, ...

Comme tu vois, il n'y a pas que la surface mouillée ou la longueur à la flottaison qui comptent.

27 fév. 2006

et oui theorie...

Pour la definition d'une carene là vraiment le mot theorie à tout son sens .Les facteurs sont tellement nombreux ,varié et ayant des raisonnances entre eux que l'approche d'une carene par le calcul est vraiment que theorique et combien mise à mal lorsque l'on passe à la pratique.

En faite l'on peut dire que chaque carene est un cas particulier et malgré l'experience du concepteur seul des essais en bassin de carene peuvent optimiser sa forme,sinon et bien ma fois le bateau navigue ,l'on constate une vitesse ou un comportement dans son milieu et basta l'on ne sait pas si l'on aurait pu faire mieux ou autrement.Et je rajouterais que m^me les bassins ont leurs limite l'on constate souvent dans le réel une difference avec ce que l'on attendait mais souvent en mieux.

Et c'est tellement vrai que celà ferait bien longtemps que toutes les carenes seraient identique car l'on aurait trouvé la forme idéale.

Par contre ce que l'on neglige et que l'on se rend pas compte c'est combien est destructeur de vitesse la moindre imperfection sur la carene.Par exemples toutes les sorties à la mer,les sondeurs, les anodes, une carene sale ,c'est inimaginable la perte de vitesse que celà entraine mais comment faire.

Encore une fois tout est dans le compromis.

josé

27 fév. 2006

surface mouillee
merci beaucoup pour vos reponses, la synthese est delicate pour un amateur, c'est un metier
je suis bien conscient que la carene ideale n'existe pas,sinon on ne verrait que celle la
cependant il doit bien exister des "schemas types" suivant l'utilisation prevue
soit dans le cas qui m'interesse, un voilier de voyage , 12 m maxi,appuye par un moteur de disons 50 cv,manoeuvrable eventuellement en solitaire
des bateaux entrant dans ce programme doivent exister sur le marche,en connaissez vous?
pour parfaire mes connaissances
comment interpreter une courbe des aires , j'aime comprendre,ou du moins essayer dans la mesure du possible
cordialement

27 fév. 2006

Pour le voyage
je pense que la surface mouillée, donc les perfs par petit temps, ne sont pas les paramètres importants. Au pire, si tu n'as pas assez de vent, tu pourras avancer avec un 50 CV et moins de 12 m. C'est quasiment un fifty, que tu cherches, comme moi :)

Il me semble bien plus logique de travailler sur le déplacement (alléger), tout en pensant à la sécurité. Suivant que tu envisages du voyage côtier ou des traversées, il faut que tu aies un bateau qui passe dans du force 8 ou du force 10... et ça fait une différence, notamment sur les échantillonnages et le poids.

Pour le reste, interpréter la courbe des aires, à moins de disposer d'un modèle 3D de ta coque et d'avoir accès à un programme de CFD (computational fluid dynamics), ce qui ne se trouve pas dans toutes les salles informatiques, il te faut faire avec ce qui est disponible à faible coût, à savoir les simulations paramétriques. Celle qui tient la route actuellement est celle de l'université de Delft.
Elle ne travaille pas à partir de la courbe des aires mais d'un jeu de coefficients (qui en dépendent, évidemment).

Je suis entrain de travailler là dessus, et si tu patientes un peu (qq semaines), tu pourras beta-tester mon soft perso de conception et d'optimisation de carènes. Contacte moi en direct pour préciser ce que tu cherches à faire.

27 fév. 2006

courbe des airs

Maintenant avec l'ordinateur qui calcule instantanement toutes les caracteristiques d'une carene son utilité a un peu perdu de son interet.

Pour dessiner une carene l'on commence par faire le devis de poids previsionnel du bateau en definissant son centre de gravité.En sachant que le centre de carene et le centre de gravité sont situé sur une m^me verticale il faut donc faire un volume de carene ayant son centre à la m^me distance que le centre du poids pour avoir un bateau horizontal sinon il va soit piquer du nez ou de l'arriere.

Le "truc" consiste à prendre des tranches de bateau de faire le poids en incluant soutes ,materiel...,.ensuite l'on trace la longueur de la tranche en absise et donc en ordonnée la surface ce qui donne un volume.Et ainsi apparait un premier jet de courbe.Et l'on cherche son centre qui doit etre sensiblement le m^me que le centre de gravité.Donc celà degrossi le plan des formes en donnant la surface des couples (pas les couples de construction) mais les couples des formes au nombre de 20 ou 10 suivant les besoins.Si cette courbe parait mauvaise l'on deplace des poids (moteur,soute..)pour que son allure soit correct.Et petit à petit les volumes se calent et la ligne de flottaison apparait.

A partir de cette premiere approche l'on attaque le plan des formes et l'on refait apres un premier jet une nouvelle courbe des airs en verifiant son centre.

Et là apparait la seconde utilitée de cette courbe ,qui est son aspect.D'abord voir si le courbure est reguliere s'il y a des creux ou de bosses c'est que le volume est creux ou bosselé par endroit donc celà permet d'y remedier.Ensuite l'on repere les points d'inflexion de cette courbe (à l'avant "epaule" à l'arriere "hanche")
si l'angle avec la tangente à cette courbe est trop grand il y aura probleme ,l'eau va mal s'écoulée et donc le bateau poussera de l'eau à l'avant ,à l'arriere c'est moins grave.Et là biensur seul l'experience apparait et il n'est pas interdit de comparer avec des bateaux dejà construit et en connaissant leurs defaut ou leur qualité de faire une courbe ameliorée ou un petit chouia differente.

J'espere avoir été clair .mais pas evident :-D

josé

27 fév. 2006

Géométrie
Rappel:la sphère est le volume qui offre
le maximum de volume pour le minimum de surface.
Mais son coef de forme est mauvais en mécanique
des fluides et il faut aller vers l'ovoide.
Cette forme n'a aucune stabilité et il faut
donc rajouter un lest (stab de lest) ou applatir
(stab de forme).
Ces formes arrondies sont donc plutôt celles
d'un bateau de charge au détriment de la vitesse. Les bateaux rapides actuels vont
plutôt vers un faible creux mais sortent
rapidement des lignes calculées en cas de
surcharge.

27 fév. 2006

surface mouillee
merci beaucoup pour vos contributions, je n'en attendais pas autant, il y a des tetes sur heo
je retiens de tout cela , que rien ne vaut l'experience et qu'a mon niveau, la solution est de rechercher un type de carene qui ait fait ses preuves dans le programme qui est le mien, soit cp /epoxy/ bouchain vif/12 m/voyage tout temps,"toutes eaux"
le mouton a cinq pattes en qq sorte

27 fév. 2006

Contacte
le matelot Jean-Claude et demande lui de te faire la pub de son nouveau 12 m à bouchains. Sinon, le RM 1200 est aussi pas mal dans ce genre, je l'ai vu à Paris au salon, sympa... Si tu aimes le style un peu rétro (mais pas à bouchains) vois les "poussières d'étoiles" de Nalpowik.
En occase, j'ai vu récemment un "hydromel" à vendre, ça pourrait correspondre à ton programme.

Cape Florida Lighthouse, Key Biscayne Florida, USA

Phare du monde

  • 4.5 (85)

Cape Florida Lighthouse, Key Biscayne Florida, USA

2022