Les foils
Pour comprendre les innovations technologiques qui visent à améliorer les performances d'un monocoque et plus particulièrement des Imoca qui participent au Vendée Globe, il faut connaître les forces qui influent sur le déplacement du bateau.
Lorsque un voilier est en mouvement, il est soumis des forces aérodynamiques et hydrodynamiques.
Le voilier est équipé de voiles, lorsqu’il avance, il subit une force aérodynamique (force vélique). C’est la force qu’exerce le vent sur les voiles.
La force aérodynamique est décomposée en une composante de dérive et une composante propulsive.
Elle permet au voilier d’avancer mais cette force fait également dériver le bateau, c’est pourquoi les voiliers sont équipés de plan anti-dérive (quille) pour éviter qu’ils avancent en crabe.
Le fonctionnement de la quille dans l’eau est très proche du fonctionnement de la voile dans l’air.
En effet, l’écoulement de l’eau le long de la quille crée une force hydrodynamique horizontale. C’est la force anti-dérive.
Elle est l’homologue de la force vélique. Ainsi ces deux forces se compensent.
Le voilier est équipé de voiles, lorsqu’il avance, il subit une force aérodynamique (force vélique). C’est la force qu’exerce le vent sur les voiles.
La force aérodynamique est décomposée en une composante de dérive et une composante propulsive.
Elle permet au voilier d’avancer mais cette force fait également dériver le bateau, c’est pourquoi les voiliers sont équipés de plan anti-dérive (quille) pour éviter qu’ils avancent en crabe.
Le fonctionnement de la quille dans l’eau est très proche du fonctionnement de la voile dans l’air.
En effet, l’écoulement de l’eau le long de la quille crée une force hydrodynamique horizontale. C’est la force anti-dérive.
Elle est l’homologue de la force vélique. Ainsi ces deux forces se compensent.
Pour rappel, lorsque le bateau est à l’arrêt, il flotte grâce à la poussée d’Archimède
La poussée d’Archimède est la force qui s’applique sur tout corps plongé dans l’eau.
La poussée d'Archimède est la résultante de toutes les forces qui appuient sur un objet. La pression étant plus forte sur la partie inférieure d'un objet immergé que sur sa partie supérieure, il en résulte une poussée globalement verticale orientée vers le haut. Ainsi pour qu'un bateau flotte, il faut que le poids du volume d'eau déplacé par ce bateau soit plus grand que le poids du bateau.
La poussée d’Archimède est la force qui s’applique sur tout corps plongé dans l’eau.
La poussée d'Archimède est la résultante de toutes les forces qui appuient sur un objet. La pression étant plus forte sur la partie inférieure d'un objet immergé que sur sa partie supérieure, il en résulte une poussée globalement verticale orientée vers le haut. Ainsi pour qu'un bateau flotte, il faut que le poids du volume d'eau déplacé par ce bateau soit plus grand que le poids du bateau.
La formule de la poussée d' Archimède :
Pa = ρfluide Vi g
Pa poussée ou force d’Archimède en Newton (N)
ρfluide masse volumique du fluide en kg/m3
Vi volume immergé du bateau (ou volume d’eau déplacé par bateau) en m3
g gravité en N/kg. Sur terre, la gravité est de 9,1g environ.
Pa = ρfluide Vi g
Pa poussée ou force d’Archimède en Newton (N)
ρfluide masse volumique du fluide en kg/m3
Vi volume immergé du bateau (ou volume d’eau déplacé par bateau) en m3
g gravité en N/kg. Sur terre, la gravité est de 9,1g environ.
Quand le bateau commence à avancer, il se crée au même moment dans l’eau une autre force hydrodynamique non pas horizontale comme la force anti-dérive mais verticale. C’est la force de portance qui soulève le bateau, diminuant le volume immergé.
La force de portance et la poussée d’Archimède sont étroitement liées, en effet la force de portance est inversement proportionnelle à la poussée d’Archimède (quand l’une diminue l’autre augmente). Les deux forces sont égales au poids du bateau.
La force de portance et la poussée d’Archimède sont étroitement liées, en effet la force de portance est inversement proportionnelle à la poussée d’Archimède (quand l’une diminue l’autre augmente). Les deux forces sont égales au poids du bateau.