Dans l’article aéro/hydro, on a vu qu’un bateau fonctionne avec le vent apparent, addition du vent vitesse provoqué par le marche du navire et du vent réel. Cependant il y a une question qui se pose rapidement: comment un bateau à voile peut-il remonter contre le vent?
1)Bernoulli
Médecin de formation, Bernoulli a inventé un tube capillaire capable de mesurer la pression artérielle. En l’insérant dans un vaisseau sanguin appartenant à un être vivant(beuark!)il s’est rendu compte que la circulation du sang dans une artère dépendait d’une différence de pression le long de celui-ci. En gros plus le diamètre du vaisseau est petit et plus la vitesses du sang augmente, pour un vaisseau deux fois moins large le sang circule quatre fois plus vite(le carré de deux). Il venait de mettre en place une équation mettant en relation la vitesse et la pression dans un fluide en mouvement, cette dernière explique aussi le vol des avions. Le mouvement rapide d’un fluide crée une dépression qui amène la portance à l’aile d’avion ou à la voile de bateau grâce à sa forme.
Le flux de vent qui passe à l’intrados bénéficie d’un surplus d’espace avec la forme de la voile(les lignes de flux s’écartent), moins d’air circule dans plus de place. il va donc se créer un ralentissement de l’air par rapport au flux général(la pression statique augmente).
Les lignes de flux à l’extrados sont déviées vers l’extérieur avec la forme de la voile, cependant elles ne peuvent pas pousser et comprimer les lignes voisines continuellement. Ces lignes se resserrent à proximité du profil convexe de la voile à l’extrados, et mettent en place une petite dépression dans le flux qui attire la voile, la nature ayant horreur du vide en général(la pression dynamique augmente).
Remarque: le principe de Bernoulli s’exprime aussi de cette façon: pression statique + pression dynamique=constante.
Aux allures portantes les voiles ne travaillent qu’en poussée, les écoulements de flux sur l’extrados sont alors turbulents(forment des tourbillons).
Le vent apparent est différent entre le bas et le haut d’une même voile, il adonne avec l’élévation car le vent réel subit moins de frottement quand il prend de l’altitude. Le vrillage est donc indispensable pour conserver le vent apparent tangent au bord d’attaque. Le vrillage amène un angle d’incidence identique sur la hauteur de la voile mais l’angle entre la corde et la ligne de foi du bateau augmente quand on va dans la hauteur de la voile.
2)génois et grand voile
Comme on viens de le voir, l’immersion d’un profil dans un fluide en mouvement(ou d’un profil en mouvement dans un fluide)influe sur la circulation du flux de ce fluide(ici, le vent). Sur un bateau avec deux voiles, on va donc avoir un vent apparent différent pour chacune d’elle; à cause de la grand voile le vent apparent adonne pour le génois, avec la présence du génois, le vent apparent refuse pour la grand voile. En fait la grand voile sera toujours plus bordée dans l’axe du bateau par rapport au génois(un laser, dériveur à une seule voile sera réglé plus ouvert qu’une GV de croiseur dans les mêmes conditions par exemple). Cela explique aussi que plus un bateau a de voiles en même temps(goélette, ketch…)plus son cap au près sera éloigné du vent car les voiles se déventent entre elles.
Autre phénomène: les génois à grand recouvrement(bordure longue)déventent le guindant des grand voiles, c’est pourquoi on voit souvent au près sur ce type de bateau le guindant de la grand voile gonfler « à contre ».
Le bateau à voile pivote autour de sa quille, il est important d’avoir à l’idée ces notions: une grand voile fait lofer, une voile d’avant fait abattre. Il faut toujours garder ça en tête pour avoir un bon équilibre du bateau sous voile, et aussi pendant les manœuvres sous voile seule. Par exemple chercher à faire un virement de bord avec juste la voile d’avant est inutile, et un bateau sous GV seule sera plus efficace pour se rapprocher du vent qu’un support sous voile d’avant seule(la voile d’avant seule a aussi des avantages, elle se manipule plus facilement, on peut l’affaler à n’importe quelle allure).