Les écoulements

Pourquoi le vent fait avancer un bateau avec une voile ?

Commençons avec un peu de vocabulaire en introduction :

  1. Bord d’attaque, c’est l’endroit ou reçoit le vent en premier la voile, au niveau du guidant donc.
  2. Bord de fuite, c’est l’endroit d’ou « sort » le vent, à la fin de l’écoulement.
  3. Corde, ligne imaginaire entre le bord d’attaque et le bord de fuite.

Écoulements laminaires

Imaginons un voilier faisant route au près. Le vent rencontre la voile de notre bateau. Où passe le vent ? À gauche ? À droite ? Et bien en fait des 2 côtés !

Le vent suit le profil de la voile courbé, on dit qu’il s’agit d’un écoulement laminaire.
Seulement il y a un hic. Le chemin à l’intérieur de la voile (en rouge sur le schéma), qu’on appelle intrados, et plus court que celui à l’extérieur de la voile (en vert sur le schéma), qu’on appelle extrados.

Ils font pas la course, c’est pas grave…

Et bien justement, si ! Celui à l’extérieur va « accélérer » pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile. En fait il y a une surpression au niveau de l’intrados et une dépression au niveau de l’extrados. Ce sont ces phénomènes de poussée à l’intrados et d’aspiration à l’extrados qui s’ajoutent pour faire avancer notre voilier !
Encore un truc d’intello, cela ne sert à rien de retenir tout çà…

Et pourtant, il est capital de comprendre cet écoulement de l’air. En effet, sur nos voiles nous avons des penons (voir le chapitre sur les voiles). Il y a un penon à l’intérieur de la voile et un autre à l’extérieur….  Comme ce que nous venons de voir ! Hey oui, les penons représentent en fait l’intrados et l’extrados.  Cela va nous être utile pour régler les voiles. Si nous cherchons à avoir un écoulement laminaire (au près par exemple), il nous suffit de regarder les penons pour vérifier que les voiles sont bien réglées.

  • Idéalement il faut que les deux penons (intrados et extrados) soient bien droits, qu’ils suivent le vent, l’écoulement laminaire, comme en 1 sur le schéma.
  • Si le penon extrados décroche (c’est-à-dire qu’il faseye) comme en 2 sur le schéma, c’est qu’il n’a pas assez de vent. Il faut lui donner « à manger ». Pour cela 2 solutions : soit on lofe, soit on choque la voile.
    Si le penon intrados décroche, comme en 3 sur le schéma, à l’inverse : soit on abat, soit on borde.

Écoulements turbulents

Les écoulements laminaires c’est quand le vent « glisse » le long de la voile. Lorsque nous sommes au grand largue, le vent ne glisse plus le long de la voile, il pousse et tourbillonne sur la voile. C’est un écoulement turbulent.
Dans ce cas, les penons ne servent plus à rien.

Exemples

Pour terminer, il faut comprendre qu’on règle ces voiles par rapport au vent apparent (n’hésitez pas à revoir le cours sur les vents). C’est important, car plus vous allez avoir de vitesse, plus le vent apparent se « décale ». Essayez de trouver les écoulements (laminaires ou turbulents) dans ces 2 cas.

Sur le schéma 1, le bateau a du vent vitesse (rouge) ce qui décale le vent apparent (vert). Les écoulements sont laminaires.
Sur le schéma 2, il y a peu de vent vitesse (rouge), le vent apparent (vert) est très peu décalé. Les écoulements sont turbulents.


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William COUTURIER
William COUTURIER
4 années il y a

Bonjour, Cette nouvelle partie est super bien. Bravo ! Par contre, Je ne comprends pas du tout les 2 derniers schémas. Où est le bateau ???
J’ai montré les deux schémas à mon entourage, tout le monde est perplexe. Pourtant, nous n’avions bu que du bon rhum.

PICQUE
PICQUE
Répondre à  William COUTURIER
4 années il y a

le voilier est le triangle gris claire, l’avant est au bout de la flèche rouge

Jeje
Jeje
4 années il y a

Bonjour.
Il doit y avoir une erreur dans la partie « écoulements laminaires »
« Si le penon extrados décroche, […] soit on lofe, soit on choque la voile.
Si le penon intrados décroche, comme en 3 sur le schéma, à l’inverse : soit on abat, soit on choque. »

Dans tous les cas, on choque!

Xavier
Xavier
Répondre à  Jeje
4 années il y a

Oui je vous rejoint sur votre analyse, si le penon intrados décroche, j’ abat légerement pour augmenter le vent sur l’introdos et le reduire sur l’extrados ou je borde ma voile.

filatribord
filatribord
4 années il y a

Bonjour, superbe entrée en matière pour découvrir la voile.
Je souhaitais revenir sur les 2 derniers schémas, qui présentent la même orientation du bateau (allure largue), le même vent réel (flèche bleu), mais 2 vitesses de bateau différentes (flèche rouge). Hors, il apparait ici que le vent apparent est moins important (taille de la flèche verte) dans le cas ou le bateau va le plus vite.

Il n’y a pas, à ma connaissance, de corrélation directe entre la vitesse du bateau, vitesse du vent et les écoulements laminaires.
Par contre, plus le bateau prend de la vitesse en restant sur le même cap par rapport au vent, plus le vent apparent se rapproche du face au vent, donc plus on doit border les voiles pour garder des écoulements laminaires.

Bien sportivement.

François
François
3 années il y a

Super site, bravo et merci !

Sur le schéma avec les penons, je pense qu’il aurait été intéressant de dessiner le bateau pour mieux se représenter sa direction et les conséquences des actions à effectuer pour corriger la situation en 2 et 3. Ce serait d’ailleurs bienvenu aussi sur les schémas des écoulements.

Cedric
Cedric
3 années il y a

« Celui à l’extérieur va « accélérer » pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile. »
C’est un mythe classique en aviation, qui est aussi présent en nautisme alors ?
Cf. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong1.html ou https://www.cam.ac.uk/research/news/how-wings-really-work par exemple.

Skwaloo
Skwaloo
Répondre à  Cedric
3 années il y a

C’est une idée bien répandue… que je répétais aussi. 🙁
Une vidéo de Science Etonnante montre très bien que ce n’est qu’un mythe : https://www.youtube.com/watch?v=r-ESaj_4ujc

Merci a l’auteur de ce site pour toute cette clarification de ce charabia nautique (et de sa pointe d’humour) 🙂

Phil
Phil
Répondre à  Skwaloo
3 années il y a

Si c’est exact que le flux extrados ne rejoint pas exactement le flux intrados, en revanche l’extrados est bien accéléré. C’est ce que votre vidéo démontre. Plus accéléré même que s’ils se rejoignaient. Et c’est bien cette accélération du flux qui crée la force de portance selon le théorème de Bernouilli. Donc pour ce qui est de comprendre comment fonctionne une voile, ça fonctionne parfaitement. On peut dire que c’est une approximation mais nul besoin de noyer le lecteur sur un concept déjà compliqué.

Skwaloo
Skwaloo
Répondre à  Phil
3 années il y a

Justement, cette fausse « approximation » n’apporte rien alors autant la supprimer. C’est plus réaliste et plus simple, ce n’est que mieux.

Phil
Phil
Répondre à  Skwaloo
3 années il y a

Peut-être me suis-je mal exprimé Skwaloo : Sans accélération du flux extrados la dépression associée n’est plus explicable par Bernouilli. Or votre post suggère que l’accélération du flux n’existe pas (le mythe), or par quelle autre notion expliqueriez-vous la force de portance si ce n’est l’accélération du flux extrados qui elle est bien réelle ? Il est plus qu’utile de le préciser, car si l’on s’en tient à votre Post, on comprend bien que vous en savez plus que l’auteur de l’article sur le sujet, mais on peut aussi en arriver à ne plus rien comprendre au phénomène physique dont il est question, ce qui n’était certainement pas votre intention.

Skwaloo
Skwaloo
Répondre à  Phil
3 années il y a

Désolé de ne pas avoir été plus clair, c’est le « pour retrouver celui à l’intérieur au niveau de la chute de la voile » dont la vidéo démontre bien que l’idée populaire du « Principe du temps de transit égal » (14mn40) est une fausse idée de la situation. Il est là le mythe. Je ne parle de rien d’autre que de ce qui est montré dans cette vidéo où on voit très clairement l’accélération sur l’extrados qui n’est jamais remis en cause.

Didier
Didier
2 années il y a

Pourquoi faites-vous l’hypothèse que l’écoulement est laminaire ? Que recouvre pour vous ce terme ? Et si l’écoulement était turbulent quels seraient les conséquences ?

Didier
Didier
2 années il y a

Bonjour,
Cette notion d’écoulement laminaire est « physiquement » fausse. L’écoulement est turbulent non décollé. Ce qui ne change rien sur le réglage des penons.
Par ailleurs, la faible différence de distance à parcourir par les particules entre la face extrados de la voile et la face intrados n’explique pas la différence de vitesse entre ces deux écoulement.

Olivier AUDIBERT
Olivier AUDIBERT
2 années il y a

Dans cette partie, les exemples ne sont pas tres clairs(pour moi bien sur), vous dites que dans les shemas 1 et 2 nous sommes a la meme allure et dans le 2 que le vent apparent est tres peu decalé? Alors pour les allures, pour moi on est tribord amure dans le 1 et babord amure dans le 2, ou est l’erreur, et dans le 2, le vent apparent tres peu decalé? oui il est moins puissant que le vent reel, a cause du vent vitesse du bateau mais il est tout aussi decalé que dans le 1. Alors turbulance car on est au portant, d’accord, mais turbulences parce que peu décalé… comprends pas. Heureux les fêlés car ils laissent passer la lumière. 🙂

Paul BECQUET
Paul BECQUET
2 années il y a

Dans la rubrique « Ecoulements turbulents », c’est bien « Au grand Largue » qu’il faut lire, et non au grand Large ;o)
Merci pour ce site très pédagogique !

eric
eric
2 années il y a

bonjour à tous. Je comprends intuitivement qu’en lofant ou en abattant on puisse ajuster les penons. Par contre que cela puisse se faire en choquant ou bordant demeure mystérieux pour moi. on parle bien de détendre ou tendre la voile – je suppose par le bout de drisse? Ou s’agit-il de choquer ou border le bout de l’écoute tendue pour de fait lofer ou abattre?
A l’aide! Merci d’avance.

Yann
Yann
Répondre à  eric
1 année il y a

En lofant ou en abattant (ce qu’on fait le plus souvent en bougeant la barre) on change la direction du bateau et en conséquence aussi l’axe de la voile par rapport au vent. Or c’est ce qui se passe aussi si on choque ou on borde (en tendant ou lâchant l’écoute de la voile, la voile vient s’écarter de l’axe du bateau ou au contraire s’en rapprocher, et le penon reçoit + ou – de vent).

mircea
mircea
1 année il y a

IL serait bien pour le mousse super gland, même à jeun, de rappeler succintement en tête du chapitre les définitions de « on lofe, on choque, on abat, on borde  » en les rajoutant par exemple avec dessins d’une voile et des flèches.

Seaume
Seaume
Répondre à  mircea
5 mois il y a

…ET ACHETER UN BATEAU A CELUI OU CELLE QUI N’EN ONT PAS ?

MAYDAY, MAYDAY, MAYDAY
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