Comment marche une carène large (2/2)

Suite à Comment marche une carène large (1/2), voici l’explication historique donnée par le groupe Finot-Conq (Pourquoi les voiliers modernes ont l’arrière large ?):

Lorsque le bateau gîte, le centre de carène de la maîtresse section s’excentre plus dans le cas de la section plus plate. Si on prolonge la carène du milieu vers l’arrière de façon à ce que l’eau qui s’écoule ait un minimum de déplacement latéral (minimum d’énergie dépensée), on obtient la forme suivante pour le tableau:

arriere_large_a2b2
À partir d’une maîtresse section large et plate b2, on obtient un tableau encore plus large et plus plat a2

Le tableau découle donc de la maîtresse section. Cela conduit à avoir des bateaux plus stables, capables de porter plus de toile dans la brise au près et au largue. Dans le petit temps clapoteux, c’est un handicap d’être large et plat en particulier devant et derrière. Par contre cela est compensé par une plus grande surface de voilure, dû à la grande stabilité.

C’est une évolution valable pour un voilier offshore. Cela peut être un handicap pour les bateaux inshore qui courent en baie clapoteuse avec du vent faible.

Comment marche une carène large (1/2)

La Sailing Yacht Research Foundation (SYRF) a publié les résultats de son projet Wide-Light Project qu’elle a mis dans le domaine public. Je me contente ici d’en extraire des photos et de les commenter.

Wolfson_Wide_Light_tank_runVoici ci-dessus la maquette testée en bassin de carène. Elle fait 4,88 x 1,28 m, a une quille de 1,28 m et pèse 215 kg. C’est impressionnant! Elle fait presque la longueur d’un Open 5,00 mais est un peu plus légère et bien plus étroite. C’est la modélisation d’un voilier du genre super-maxi de la course Sydney Hobart ci-dessous.

wide-light modelUn exemple pourrait être Commanche:

ComancheOu Robertissima III:

robertos-1024x682Observons maintenant une visualisation de résultats de test:

test carene largeOn y voit en rouge la surface mouillée et on comprend pourquoi ces bateaux larges mais légers ne présentent en réalité qu’une surface mouillée réduite dès que le bateau gîte.

Trois derniers commentaires.

  • La direction de la trajectoire suivie fait un angle par rapport à l’axe de symétrie du bateau.
  • Donc il faut tenir compte de cela dans la conception du ou des plans anti-dérive (et c’est pourquoi souvent ces plans anti-dérive sont séparés du voile de la quille).
  • Finalement, le bras de levier de l’équipage au rappel (ou du matériel matossé) est augmenté par cette conception en coin avec un maître-bau très proche de l’arrière du bateau.

L’état actuel de mon puits de dérive

La dérive sur son chariot fait maison
La dérive sur son chariot fait maison

Volontairement, je n’avais pas publié jusqu’à présent ces photos. Elles montrent que le mécanisme transmettant les forces générées par la dérive à la coque a un énorme point de faiblesse: les paliers en plastique de l’axe de la dérive. Ils sont condamnés à une rupture plus ou moins rapide sur tous les bateaux. Le constructeur doit faire un rappel, il n’a pas d’autre choix.

Le 13 août 2014 j’ai envoyé le SMS suivant à JMF et à Jung:

Je suis sorti par F5 aujourd’hui en double. 1) Quille se balade beaucoup dans les vagues et les rafales. J’ai besoin de photo ou schéma pour mieux la bloquer en position basse avec les élastiques. Mon montage ne marche pas bien. 2) J’ai maintenant de l’eau que j’entends vers l’arrière de la coque mais qui ne sort pas par le bouchon arrière. Incliner le bateau à 90° sur bâbord est-elle la seule procédure pour évacuer cette eau? Rien de plus facile? Merci d’avance.

Réponse immédiate de JMF

L’eau peut être à trois endroits: 1/ entre le pont et la structure, elle sort par l’arrière. 2/ dans la cuve autour du mât, dans ce cas l’on incline à bâbord à 90°, l’eau va dans le compartiment précédent. 3/ l’eau est entre la coque et la structure. L’on incline le bateau légèrement vers l’avant. L’on peut la voir par le nable avant. L’on la sort avec une pompe ou en retournant le bateau, ce qui est moins facile. Pour la dérive, en gîtant légèrement elle ballote moins en la relevant légèrement.

Visiblement à ce moment JMF n’avait pas encore saisi qu’il y avait eu une rupture structurelle du palier de dérive en plastique.

Quatre mois plus tard, au Nautic 2014 un membre du stand m’a dit qu’ils travaillaient sur une double pièce métallique à insérer dans le puits de dérive mais comme je n’avais pas encore découvert par moi-même la rupture structurelle du palier de l’axe de la dérive, personne ne m’en a parlé.

Lorsque le 10/01/2015 j’ai contacté JMF par mail j’ai reçu une réponse le 12/01/2015 disant être en train de travailler sur une solution pour réparer les bateaux existants et les rendre plus fiables et une (autre?) solution pour la production à venir. Ces solutions visent à bien bloquer l’axe et éviter qu’il fasse office de bélier sur ses supports. JMF promet de fournir les pièces nécessaires, la procédure et une aide au téléphone.

Le palier tribord de l'axe de la dérive
Le palier tribord de l’axe de la dérive

Ainsi donc, les paliers de l’axe de la dérive sont en plastique! Sans doute un polyamide 11 fibré avec lequel on voulait initialement construire la totalité de la coque qui a finalement été construite en carbone vinylester. Le matériau du puits de dérive comporte une peau relativement dure mais fragile et des fibres dans la masse.

L'intérieur du puits de dérive avec l'axe et la dérive en place
L’intérieur du puits de dérive avec l’axe et la dérive en place

L’axe de la dérive est un cylindre en acier de ∅12 mm. La dérive pèse 31-34 kg selon certains documents du Groupe Finot et je n’ai pas encore pesé la mienne pour avoir son poids exact. Dans les chocs (creux des vagues par exemple) la force dynamique verticale est doublée par rapport à la force statique qui s’exerce sur les deux paliers et ces forces peuvent éventuellement ne s’exercer que sur le palier le plus proche.

Le cas le plus grave serait sans doute une talonnade avec tout le poids du bateau reposant sur un seul palier. Mettons un minimum de 200 kg pour le bateau avec une seule personne à bord. Cela donne une charge dynamique de 400 kg dans la plus mauvaise talonnade au creux d’une bonne vague. C’est vraiment très peu par rapport aux forces que peuvent supporter un axe de 12 mm. Pour information, on voit dans ce catalogue qu’une manille de 12 mm supporte 7000 kg à la rupture soit sans doute bien plus de 5000 kg en élasticité. Donc je dois être en dessous de la réalité.

Dans quel cas un palier en nylon renforcé pourrait-il supporter 400 kg de forces de cisaillement? Sotira a-t-il fait des essais de résistance à la rupture de cet assemblage? J’ai cru comprendre que le Groupe Finot avait initialement proposé un mécanisme différent mais Sotira a prévalu pour faire accepter sa propre solution technique. Je rappelle que Sotira est en train de produire son tout premier bateau après avoir acquis une bonne réputation en produisant des pièces allégées de carrosseries de voitures.

Dommages dans le puits de dérive
Dommages dans le puits de dérive

Maintenant voici une autre vue où l’on voit un deuxième dommage plus haut dans le puits de dérive. Je pense que cela a été fait lorsque j’ai dû utiliser une barre à mine pour sortir le fer en U qui bloquait l’axe de la dérive.

Autres dommages sur le puits de dérive
Autres dommages sur le puits de dérive

On voit sur cette photo un dommage sur la partie avant haute du puits de dérive qui a été définitivement fait lors de l’extraction du fer en U. On voit aussi que le gelcoat et le laminé ont aussi été abimés sur la coque autour du puits de dérive. Cela est dû aux frottements et chocs de la dérive lors des virements de bords et lors des retours sur la base après une sortie.

La dérive lestée (2/2)

Cet article est la suite de La dérive lestée (1/2)

Voila, c’est fait, j’ai réussi à enlever la dérive. Mon ami et voisin est passé et m’a aidé en surveillant le haut du fer en U tandis que je tapais lourdement sur sa partie basse avec ma barre à mine puis avec un burin et un gros marteau. Millimètre par millimètre on y est arrivé. Ensuite il faut faire translater l’axe de la dérive vers l’arrière puis vers le haut. Finalement, il faut enlever la tête en acier de la dérive et tirer le chariot roulant.

La dérive est sortie du puits
La dérive est sortie du puits

voici quelques photos de l’intérieur du puits de dérive

Vue de dessous et vers l'avant du puits de dérive
Vue de dessous et vers l’avant du puits de dérive.

On remarque le mastic d’usine en jaune; le mastic polyuréthane ajouté par moi lorsque j’ai essayé d’étancher le puits de dérive sans enlever la dérive; et tout en haut le rebord du pont.

La partie avant du puits de dérive vue par le pont
La partie avant du puits de dérive vue par le pont
La partie arrière du puits de dérive vue par le pont
La partie arrière du puits de dérive vue par le pont