Géométrie du triangle avant d’un voilier

Bonjour,
Pourquoi tous les voiliers modernes ont des triangles avants (etai-mat-pont) homothétiques les uns des autres? En d’autres termes: quand on regarde un alignement de voiliers dans un port, quelle que soit leur taille, l’étai a plus ou moins la même inclination?

Merci d’avance

L'équipage
23 sept. 2021
23 sept. 2021
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Un voilier représente un volume et une masse concentrés à son centre de gravité.
On peut vérifier facilement qu'une coque est naturellement autostable quand elle est tirée par l'avant plutôt que poussée par l'arrière (il en est de même pour les voitures).
Le voilier utilise pour la propulsion sa force vélique contrée pour le près par une antidérive . Il parait donc logique de faire en sorte que cette force trouve son point d'application un peu en avant du centre de gravité. Le mât qui porte les voiles et le grément a intérêt à être proche du centre de gravité global et un peu en avant d'autant qu'il transmet tout ou une partie de la force vélique globale. La position du mat va donc participer à définir le triangle avant.
Pour une coque à déplacement qui ne peut dépasser sa vitesse de carêne, cette vitesse est directement fonction de la longueur à la flottaison. On peut trouver par exemple (au pif) que la force vélique nécessaire au près serré est de l'ordre de 100kgs pour 10m flottaison avec une surface totale de voile (grand voile + génois) déployée possible pour une vitesse de vent (20km/h) alors tenable par l'ensemble de la voilure déployée. Avec 100m2 de surface totale de voile on aurait donc dans cet exemple une force de 1kg au m2 répartis entre la grand voile 30m2 et le génois 50m2+ 20m2 de recouvrement. Il reste donc à calculer la hauteur du mât avec la surface nécessaire et le point d'amure au niveau du pont.
A noter qu'une voile est d'autant meilleure qu'elle a plus de finesse (rapport longueur/largeur)
mais un grand alongement fait remonter aussi le centre vélique ce qui influe sur la gite à contrer.
Le mariage de 2 voiles proches se fait pour si possible le meilleur plutôt que le pire et les centres véliques de chaque voile se conjuguent en un foyer résultant qui donc doit se situer un peu en avant du centre de gravité du bateau.
On peut admettre une certaine proportionalité du triangle avant suivant la longueur à la flottaison.


24 sept. 2021
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Merci Outremer,

Il se trouve que cet angle de l’étai par rapport a la verticale, en tout cas sur mon bateau ( Pogo 30), suit exactement le gradient approx de la vitesse du vent en fonction de l’altitude (vent faible); cela régularise la portance - donc la force propulsive - tout le long du mat il me semble.

Dom


24 sept. 2021
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Il y a peut être un rapport optimal entre hauteur et base du triangle avant?
Une sorte de nombre d'or.
Ce qui fait que tout le monde se retrouve en configuration similaire.


24 sept. 2021
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Pour étayer mon observation


Flora :):Si tous les bateaux sont de longueur similaire, c'est pas très probant !Il faudrait faire une photo sur un ponton où se côtoient des 8m et des 15m, ce qui est rare !·le 24 sept. 19:43
24 sept. 2021
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Le conservatisme du milieu de la Voile joint à un effet de mode certain a rendu universelle La voilure Bermudienne/grément Marconi, quand cette formule a montré son relatif bon rapport simplicité/rendement propulsif, d'autant plus que la formule a pu enfin s'appuyer les connaissances aérodynamiques des débuts de l'aviation. On peut d'ailleurs regretter que les rares tentatives pour continuer d'améliorer sensiblement l'aérodynamique vélique aient eu si peu de succès
La forme triangulaire n'est qu'un mauvais pis aller aérodynamique si on la compare avec l'extraordinaire rendement aérodynamique des ailes à très grand alongement des planeurs de compétition (finesse 50). Naturellement les conditions pratiques structurelles limitent en marine les allongements bénéfiques possibles.
Et en corollaire de la formule, le mât non travaillé en bord d'attaque de grand voile est un autre désastre aérodynamique imposé à des milliers de voileux qui l'acceptent.


FredericL:C'est une question de compromis entre le gain de performance et la complexité de réalisation ou d'utilisation. Un mât aile pivotant c'est quand même compliqué à installer sur un monocoque de croisière, et au final la différence de performance n'est pas énorme, si on compare les performances des IMOCAs du temps où les deux types de gréement cohabitaient.
Même chose pour les voiles à corne, ça fait un moment que ça existe, c'est autorégulant, mais c'est plus contraignant, surtout sur les gros bateaux : bastaques obligatoire, décrocher la têtière du mât quand la GV est affalée. ·le 24 sept. 21:28
24 sept. 2021
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Dans certaines catégories de voilier, ça évolue.
Les nouveaux catamarans, par exemple, ont tendance à avoir des superstructures de ^plus en plus hautes, ce qui oblige à remonter la bôme et réduire considérablement la surface de la grand-voile.
Pour compenser, le mat est reculé, ce qui permet d'agrandir la surface du génois sans agrandir le mat.
Sur le Lagoon 40, le mat et bien en arrière du milieu et l'étai est très incliné.


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