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Energie : Vent - Moteur : Voiles

Le vent

Le moteur principal du voilier, ce sont ses voiles. Et pour que les voiles fassent avancer le bateau, il faut qu'il y ait du vent pour les remplir.
Les 2 caractéristiques principales du vent sont sa force et sa direction. La force du vent s'exprime en noeuds pour les marins ou en km/h pour les terriens. La direction du vent (sa provenance) s'exprime en degrés ou encore en utilisant les points cardinaux : vent d'ouest, d'est, de sud-ouest, etc...
En 1805, l'amiral britannique Francis Beaufort (1774-1857) imagina une échelle universellement admise pour quantifier la force du vent. Cette échelle, connue sous le nom d'« Échelle de Beaufort » va de 0 à 12 :

Force Terme Noeuds km/h État de la mer
0 Calme < 1 < 1 Lisse, comme un miroir
1 Très légère brise 1-3 1-5 Quelques rides
2 Légère brise 4-6 6-11 Vaguelettes ne déferlant pas
3 Petite brise 7-10 12-19 Quelques moutons épars
4 Jolie brise 11-16 20-28 Petites vagues, de nombreux moutons
5 Bonne brise 17-21 29-38 Vagues modérées, moutons, quelques embruns
6 Vent frais 22-27 39-49 Crêtes d'écume blanches, lames, embruns
7 Grand frais 28-33 50-61 Trainées d'écume, lames déferlantes
8 Coup de vent 34-40 62-74 Tourbillons d'écumes à la crête des lames, trainées d'écume
9 Fort coup de vent 41-47 75-88 Grosse lames déferlantes, embruns
10 Tempête 48-55 89-102 Très grosses lames,
11 Violente Tempête 56-63 103-117 Lames gigantesques, écumes
12 Ouragan > 64 > 118 Mer blanche, écumante, démontée.

Par exemple, un vent N-NE de force 4 a une direction de 20 à 25° et une vitesse de 11 à 16 noeuds (ou encore 20 à 28 km par heure). C'est un bon vent pour faire un cap compris entre 105° (E-SE) et 315° (NW).

 

Le voilier : une merveille d'équilibre entres 4 forces

Extrait du livre « Au large : Croisière et course, par Alain Gliksman » :
Un voilier en marche est soumis à l'équilibre de 4 forces égales et opposées 2 à 2, et des couples qu'elles forment entre elles.
Deux ont des actions positives :

  • la résultante de la voilure (force de poussée) R
  • la flottabilité (poussée d'Archimède) F.

Les deux autres ont des actions négatives :

  • la résultante des forces dynamiques exercées sur la coque (force de dérive) D
  • le poids du bateau P.

Le couple formé par les forces R et D est variable en fonction de leur point d'application.
Les valeurs de F et de P étant constantes et le point d'application de P fixe (centre de gravité du bateau), c'est le centre de F (centre de carène) qui se déplacera pour équilibrer le couple R – D.

Equilibre de 4 forces

Si l'on projette les 4 forces R, F, D et P dans les 3 plans : transversal, longitudinal et horizontal, on observe les phénomènes suivants :

  • dans le plan transversal, R et D constituent un couple inclinant équilibré par le couple de redressement, constitué par les forces F et P.
  • dans le plan longitudinal, le couple inclinant longitudinal constitué par R et D est équilibré par le couple de redressement longitudinal des forces F et P.
  • dans le plan horizontal, lorsque le bateau marche en ligne droite, il n'y a aucun couple, les forces R et D sont opposées sur le même axe, tandis que F et P, perpendiculaires au plan, n'ont pas d'influence.

Projection des 4 forces dans les 3 plans

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