Force hydrodynamique
A- Définition
- Résultante du frottement de l’eau sur la carène et la dérive.
- Proportionnelle au carré de la vitesse du bateau et en rapport avec la surface et la forme de la dérive et de la carène.
- S’applique au centre de carène, qui est le centre de gravité de la partie immergée du bateau.
- Sa direction dépend de la force aérodynamique à laquelle elle s’oppose.
B- Composantes
La composante longitudinale est appelée traînée.
La composante transversale est appelée portance de la dérive ou force anti-dérive.
Effet des forces : forces et réactions, translation et rotation
Le présent chapitre est optionnel. Il a pour but de vous permettre d’avoir une compréhension plus intuitive du chapitre suivant. Un phénomène “palpable” sera mieux mémorisé.
Ainsi les explications suivantes résultent-elles d’un parti pris plus didactique que rigoureux.
A- point de vue statique
- Afin de bien percevoir les phénomènes, imaginez-vous en train de pousser latéralement une coque de dériveur sans dérive. Tout votre pression est convertie en mouvement de translation.
- A présent, imaginez la même situation mais avec une dérive plantée dans le sable. La coque ne peut pas bouger, elle va en revanche tourner. Votre pression est convertie en mouvement de rotation.
- Dans la réalité, il existe une part de chaque. Toute force appliquée au bateau pourra avoir pour effet une rotation et une translation. Elles pourront varier, mais leur somme restera constante. Dans le cas de la force de dérive que nous avons ici simulée, il se créera une composante de rotation en fonction de la force anti-dérive générée par la dérive. Le reste de la force de dérive sera converti en mouvement de translation, qui fait dériver le bateau.
Si on relève un peu la dérive, la force anti-dérive diminue, donc la composante rotatoire de la force de dérive diminue (le bateau est plus plat) au profit de la composante de translation (le bateau dérive plus).
B- point de vue dynamique
Lorsque vous appliquez une force aérodynamique au bateau , il se crée une force opposée , c’est la force hydrodynamique.
- Lorsque le bateau a une accélération nulle et donc une somme vectorielle des forces nulle, les forces aérodynamique et hydrodynamique sont strictement égales et opposées, elles formeront un couple de rotation, ce couple sera responsable de la gîte et de l’enfournement.
- Pendant la phase d’accélération, la force hydrodynamique est inférieure à la force aérodynamique. La “partie” de force aérodynamique qui ne participe pas au couple de rotation est responsable de l’accélération. Le couple est toujours formé de deux forces égales et opposées : toute la force hydrodynamique et une partie seulement de la force aérodynamique.
Par la suite, en raison d’une vitesse supérieure, la force hydrodynamique augmentera jusqu’à l’équilibre. - Pendant la phase de décélération, la force hydrodynamique est supérieure à la force aérodynamique. La “partie” de force hydrodynamique qui ne participe pas au couple de rotation est responsable de la décélération. Le couple est ainsi toujours formé de deux forces égales et opposées : toute la force aérodynamique et une partie seulement de la force hydrodynamique.
Par la suite, en raison d’une vitesse inférieure, la force hydrodynamique diminuera jusqu’à l’équilibre.
d’Emmanuel Chazard
- Force de dérive et force propulsive
- Trainée et portance
L’existence de la trainée est due « aux frottements »provoqués par l’écoulement de l’air sur la voile.
Ce frottement est un phénomène qui participe aux résistances à l’avancement.
Le rapport force vélique sur trainée, appelé « finesse », doit être le meilleur possible.
Il faut noter que les phénomènes de décrochage ( écoulement tourbillonnaire ) provoquent une augmentation rapide de la trainée .
L’effet Venturi :
Aux vitesses qui nous préoccupent, relativement faibles, l’air est incompressible. Aussi lorsqu’un fluide s’écoule entre deux objets, les objets n’étant pas traversables, il se forme un étranglement. Le volume d’écoulement devant rester constant par rapport au flux général, il se produit une accélération du fluide. Cette accélération se fait sentir en amont de l’étranglement et se prolonge en aval.
