« Quel catamaran pourrais-je facilement maitriser quand il y aura du vent ? »
Voilà l’une des questions « majeures » qu’on se pose lors du choix d’un catamaran (surtout quand on veut faire principalement de la balade ou du raid).
Cette question fait l’objet de débats parfois enflammés dans les forums.
Et pourtant, avec quelques règles de physique (rassurez vous c’est super simple), on doit pouvoir factualiser un peu le débat (au moins, je vais essayer) et vous aidez dans votre choix (enfin, on l’espère ?!!!).
La force développée par la voile
Oserai-je rappeler qu’un voilier avance grâce à l’action du vent dans ses voiles ?!!!
Le vent crée dans la voile une force en gros perpendiculairement à la voile.
Cette force, contrariée par le plan anti dérive, provoque une force résultante qui fait avancer le bateau (c’est très simplifié pour les spécialistes mais bon …)
Au travers et en deçà (au près par exemple), cette force du vent agit principalement latéralement et amène le bateau à giter, conduisant parfois au déssalage.
Au portant, elle tend à faire enfourner le bateau (autre risque de déssalage).
Cette force, qui « déséquilibre » le bateau, est fonction de:
- la surface de voilure
- la force du vent
Il est facile de voir que plus la surface sera élevée et le vent fort, plus cette force sera forte.
Bon à savoir : Ce problème n’est plus aussi critique avec l’utilisation d’aile de kite surf en remplacement des voiles classiques. Est-ce le futur de la voile comme semble le montrer les essais du catamaran de Yves Parlier dans le dernier Voile Magazine ?
Le « couple de rappel »
Pour réduire le risque de dessalage, il faut exercer un couple de rappel proportionnel à cette force.
Le couple de rappel dépend en fait de 2 paramètres fondamentaux :
- le poids de l’équipage
- la distance entre le centre de gravité de l’équipage et la coque sous le vent (qui est le « pivot du bras de force »).
Vous trouverez à la fin de ce billet une petite explication du calcul utltra simplifié que j’ai utilisé.
1 ) Conséquence 1 : Le déplacement latéral de l’équipage est important (je pense que vous le saviez déjà !!!)
Prenons comme exemple deux catamarans largement diffusé, l’un la Dart 18 de 2,28 m de largeur et l’autre le Hobie Pacific de 2,5 m de largeur.
L’équipage est composé de monsieur et madame soit un poids total de 140 kg (sur la base du poids moyen d’après l’Insee).
On voit clairement dans le tableau ci-dessous que la force de rappel évolue significativement suivant la position de l’équipage.
Plus concrètement, notre équipage de 140 kg au trapèze correspond à un équipage de 189 kg assis sur la coque extérieur pour le Dart et de 185 kg sur la Pacific.
2 ) Conséquence 2 : La largeur du cata joue aussi très fortement
Imaginons maintenant notre équipage disposant d’une version élargie de son catamaran (certains constructeurs proposent des poutres plus grandes).
Le modèle standard fait 2,42 m de large et le modèle élargi fait 2,9 m de large.
Pour avoir le même couple de rappel, notre équipage de 140 kg n’aurait besoin que de peser 112 kg !
Nota Bene : On entend parfois dire que le fait d’élargir son bateau (quand le constructeur peut fournir les poutres adéquates) augmente le risque d’enfournement. En fait, cela ne l’augmente pas plus que d’avoir un équipage plus lourd. Donc dans la limite du poids préconisé par le constructeur, il n’y a pas de problème.
A suivre ...
Petites explications sur le calcul utilisé pour le couple de rappel
J’ai utilisé la formule la plus simple possible (je n’ai pas tenu compte de la hauteur du centre de gravité du bateau et de l’équipage par exemple). Les spécialistes diront à juste titre que c’est « simpliste » mais c’est cependant suffisant pour faire les comparaisons dont nous avons besoin.
Le couple de rappel est un « moment d'une force ». Ce moment de force est défini comme « aptitude d'une force à faire tourner un système mécanique autour d'un point donné, qu'on nommera pivot ». (Pour ceux qui veulent approfondir le sujet, les fans de physiques, voir wikipedia)
Le poids est la force qui provoque le « rappel ».
Cette force (exprimé en Newton) se calcule en faisant le produit de la masse (exprimée en kg) par la gravité (soit 9,81). Cette force agit verticalement au niveau du centre de gravité de la masse.
Le moment de force est le produit du poids (en N) par la distance (exprimé en m) entre le centre de gravité de la masse et le « pivot » (dans notre cas, la coque sous le vent).
Comme centre de gravité, nous avons utilisé pour le cata, le milieu du bateau.
Pour équipage, on a supposé qu’ils étaient parfaitement alignés et on a retenu comme centre de gravité la position des fesses quand ils étaient assis et celle du « nombril » quand ils étaient au trapèze (encore une approximation).
Quand l’équipage était au trapèze, j’ai considéré que la catamaran avait une gite de 10 degré (par rapport à l’horizontal) ce qui a conduit à multiplié par cosinus 10 le calcul précédent. Mais en faite, cela ne change pas grand-chose pour les comparaisons et j’aurai pu m’en passer.
Les comparaisons ne tiennent donc pas compte de la position du centre de voilure (fonction de l’allongement de la GV). Ce calcul simplifié nous semble cependant acceptable pour nos comparaisons. Bien sur si nous avions comparé un calsse A (cat boat avec fort allongement de la GV), les comparaisons auraient pu être faussées.
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Pour faire un calcul probant, il vaut mieux prendre la coque sous le vent comme axe de rotation pour le calcul du moment, plutôt que le centre du bateau. Sinon, il faudrait prendre en compte le moment opposé qui pousse la coque sous le vent vers le haut quand le bateau gite. Ce moment sera fonction du volume sous la ligne de flotaison, donc du poids de l'équipage. Vite compliqué. Et bien sur, cela accroît encore l'impact de la largeur et donc abonde dans votre sens.
Rédigé par : G. Michel | 28 octobre 2008 à 22h20
Note de l’auteur
Mes explications étaient probablement pas claires désolé.
L’axe de rotation ou point pivot utilisé pour calculer le moment est bien la coque sous le vent.
Le poids du bateau est estimé être au centre du bateau (donc à la demi largeur).
Il est vrai que ce calcul est simplifié mais il reste acceptable pour comparer entre eux les différents bateaux.
Rédigé par : Theomi | 29 octobre 2008 à 13h14