Le moteur du bateau à voile, c’est le vent. Cependant il existe différentes formes de vent, relatives à notre position sur le plan d’eau. Il y a le vent géostrophique, celui que l’on trouve en altitude et qui ne subit pas les forces de frottement(vent des cartes isobares), le vent synoptique qui lui tient compte des frottements sans inclure les effets locaux(exemple: les grains)et le vent réel, celui que l’on perçoit quand on est immobile sur le plan d’eau. Le vent perçut par le bateau en marche est l’addition entre le vent réel et le vent crée par la vitesse du bateau, c’est le vent apparent(Va=Vr+Vv).
1)Le vent apparent
Le vent apparent est toujours plus proche de l’avant du bateau que le vent réel, cette différence peut varier jusqu’à plus de 60°aux allures de largue. Petit dessin!
Non, ce n’est pas un fer à repasser, un suppositoire ou une fusée, c’est bien un bateau! le vecteur du vent vitesse est toujours parallèle à la marche du bateau, et son sens est inverse à la marche du navire(c’est l’équivalent du vent ressenti quand on est en voiture et que l’on passe sa tête par la fenêtre).
Une variation du vent réel(risée ou rafale)ou du vent vitesse engendre donc une modification du vent apparent:
Une augmentation brusque du vent réel éloigne le vent apparent de l’avant du bateau(on dit alors que le vent adonne, cela signifie que l’on peut lofer davantage), au contraire une baisse soudaine du vent réel rapproche le vent apparent de l’avant de l’embarcation(on dit que le vent refuse, pour conserver sa vitesse il faut alors abattre). Si la vitesse du bateau diminue(donc le vecteur vitesse diminue), ça adonne; si la vitesse du bateau augmente, ça refuse.
Remarque: c’est pour cela que les catamarans ont généralement un vent apparent plus pointu que celui d’un quillard, à cause de leur vitesse plus importante. C’est pour cela que leurs voiles sont conçues différemment(voiles full batten, plus plates et plus rigides).
2)La force aérodynamique
C’est la force exercée par le vent sur les voiles, elle s’applique en un point considéré comme être au centre de la voilure(centre vélique, correspond à la corde moyenne), et est perpendiculaire à la voilure. Elle se décompose en deux forces, la composante propulsive(parallèle à l’axe du bateau) et la composante de dérive(perpendiculaire à l’axe du bateau). Plus on se rapproche du près et plus la composante propulsive va s’affaiblir au profit de la composante de dérive. La corde est la droite qui relie les deux extrémités de la voile.
Dans le cas d’un voilier au près, la composante propulsive(Cp)est moins importante que celle de dérive(Cd). Cv est le centre vélique.
Dans le cas d’un bateau au travers par exemple, cette fois la composante propulsive aura le dessus.
3)La force hydrodynamique
Elle s’applique approximativement au centre de dérive(force de l’eau sur la coque)et c’ est l’antagoniste de la force aérodynamique en quelques sorte, elle est perpendiculaire à la ligne de foi du bateau. Elle se décompose en deux forces; la composante de traînée parallèle au sens de la trajectoire du bateau, et la composante anti-dérive perpendiculaire à cette dernière.
L’angle idéal d’incidence est de 20°. Si l’angle d’incidence est nul, il n’y a pas de force hydrodynamique, juste la traînée. La force hydro existe si: il y a écoulement des fluides, si le bateau a une vitesse, si il y a un angle d’incidence et un plan anti-dérive.
4)Stabilité forme/poids
La stabilité est la capacité d’une coque à générer un couple de redressement au chavirage. L’embarcation joue sur deux paramètres pour sa stabilité, son centre de carène et son centre de gravité(le centre de carène est le centre volumique du bateau).
.Stabilité de poids: le centre de gravité se décale par rapport à l’axe de rotation de la coque(décalage horyzontal).
Plus la distance entre le centre de gravité et le centre de carène est importante, plus le couple de redressement est grand.
.Stabilité de forme: cette fois c’est le centre de carène qui se décale par rapport à l’axe de rotation de la coque.
Remarque: d’après les schémas on peut déduire que la stabilité de poids s’apparente aux quillards et la stabilité de forme aux multicoques.
Bref, un bateau avec un bon couple de redressement est considéré comme raide à la toile.
5)Couple inclinant
Le couple inclinant s’oppose au couple de redressement, il est constitué par la force aéro, hydro et la distance(le bras de levier)qui les sépare.
Pour diminuer le couple inclinant on peut réduire la force aéro(réduire la puissance en cintrant le mât, reprendre la bordure, le cuningham…)ou réduire la distance x(en baissant le centre vélique, c’est à dire prendre un ris). On peut jouer aussi sur la force hydro(une quille pendulaire permet de diminuer la force hydro et en même temps de réduire la distance x).