Calcul Voile

Exemple de calcul simplifié d'une voile de voilier:

Qu'il s'agisse d'une aile d'avion ou de la voile d'un voilier le calcul de la portance peut se faire de la même manière

(si on néglige dans cette première approche l'allongement et la vrille, pour un calcul plus avancé tenant compte de forme vrillées et de distributions de cordes elliptiques nous utiliserons Heliciel)

Nous supposerons dans cet exemple que:

• la portance de la voile est dans l'axe du bateau (pour les autres allures les vecteurs traînée et portance devrons êtres projetés sur l'axe du bateau)

• la vrille et l'allongement de la voile sont négligées.

• la vitesse est la vitesse du vent apparent

• la force de résistance à l'avancement est 2100 N.

Nous cherchons:

• -une portance de la voile qui équilibre les forces de résistance à l'avancement: soit 2100 N=portance=résistance à l'avancement

Pour cela nous pouvons jouer sur:

• -l'angle d'incidence de la voile

• -la Hauteur de la voile

• -la corde ou largeur de la voile

• -la vitesse du vent

Avec Mecaflux

1. - Sélectionnez un profil avec traînée et portance pour notre voile nous utiliserons le profil Be50(car il est ,avec Archer, un des plus étroits) (les polaires des profils sont déjà paramétrées dans MECAFLUX mais vous pouvez modifier le Cx et le Cz .

2. - Entrez les paramètres du fluide -vitesse :10 noeuds petite brise force3, température:20°C, densité:air (1.225 Kg/m3)

3. - Entrez la corde du profil (la largeur de la voile , prenons 4 mètre)

4. - Entrez la hauteur de la voile (disons 10mètres)

5. - l'angle d'incidence de la voile ( essayons 10.5°. Les valeurs d'incidence proposées sont celles étudiées en souffleries elles se limitent aux angles intéressants, au delà les profils décrochent et ne sont pratiquement plus portants)

6. -Cliquez sur calculer

Le schéma du profil Be50 indique après le calcul la valeur de la portance 782 Newtons avec 10 noeuds de vents

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nous recherchons à équilibrer une résistance à l'avancement de 2100 N notre ensemble vent et voilure est donc trop faible

1. - Changez la corde du profil (la largeur de la voile , prenons 6 mètre)

2. - Changez la hauteur de la voile (disons 18 mètres)

3. -Cliquez sur calculer

la force de portance pour b50 est 2112 Newtons ( 215 Kg.f ) avec 10 noeuds de vent

il nous faudra donc une voile presque 2 fois plus haute que le bateau pour le faire avancer à 10 noeuds par force 3

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voyons par force 7 soit 30 noeuds de vent:

1. - Changez les paramètres du fluide -vitesse :30 noeuds (Grand frais force7), température:20°C, densité:air (1.225 Kg/m3)

2. - on garde 18 m de hauteur

3. - on garde 6 m de largeur de profil (corde)

4. -Cliquez sur calculer

La force de portance pour b50 est 19013,44 Newtons (1939,370426 Kg.f) avec 30 noeuds de vent est de: 19013/2112= 9 fois plus de portance avec 3 fois plus de vent .Il est temps de prendre un ris.(diminuer la surface de voilure)

En fait nous voyons, en modifiant la hauteur et la largeur du profil, que avec une voile de 6 mètres de hauteur et 2 mètres de large par force 7 nous avons une portance suffisante pour propulser notre bateau à 10 noeuds.