Posée par: Sarah
Réponse
Depuis les débuts de la voile, les navires ont subi une amélioration continue de la conception, de sorte que les voiliers modernes d’aujourd’hui, à coup d’œil occasionnel, peuvent donner l’apparence d’avoir la capacité de voyager au vent (contre le vent). En réalité, un voilier ne peut pas se déplacer directement dans le vent mais utilise une technique de navigation connue sous le nom de « virage », pour zigzaguer à travers le vent en avant.
La forme de la voile et la coque du bateau sont les facteurs majeurs qui ont permis aux voiliers d’approcher de plus près la capacité de naviguer au vent. Dans les premières années des navires de plaisance, les navires européens avaient une conception à voile carrée. Cette conception ne permettait d’abandonner qu’avec un vent favorable (« avant le vent, ou vent sur le quart »). Avec l’expansion du commerce vers l’Est, les Européens ont été exposés à des voiles triangulaires utilisées sur de petits bateaux en orient. Il a été observé que ces voiles triangulaires permettaient la navigation en utilisant un demi-vent (vent à 90 degrés par rapport au bateau), ce qui augmentait encore la manœuvrabilité du navire » en particulier au port, où les navires étaient auparavant « morts dans l’eau » sans vent favorable. Les navires européens incorporaient les voiles triangulaires à l’avant et à l’arrière des voiles principales dans le but de naviguer vers la mer pour attraper les alizés favorables aux voiles carrées à utiliser.
L’utilisation de voiles triangulaires s’est imposée comme la forme de voile de choix car d’autres avantages pour la conception ont été réalisés. En utilisant une conception de voile triangulaire et une planche centrale (voile suréveloppée), il était possible de voyager contre le vent en utilisant une technique connue sous le nom de clouage.
Le pointage permet au bateau de se déplacer vers l’avant avec un vent perpendiculaire au bateau. Le bateau voyage pendant un certain temps à un angle vers sa trajectoire souhaitée (à droite par exemple), puis le capitaine balance la flèche de la voile et recule sur la trajectoire souhaitée à un angle vers la gauche en zigzag. De cette façon, le clouage permet au bateau d’utiliseréviter le vent sous de nombreux autres angles que dans les méthodes de navigation antérieures.
Le bateau étant dépendant du vent pour la propulsion, la force du vent et la zone de la voile utilisée pour attraper le vent jouent évidemment un rôle ‘ mais comment un vent à angle droit par rapport au bateau permet-il au bateau d’avancer ?
Ceci est accompli avec un peu de mathématiques vectorielles. Le vent est le grand vecteur de forcedans l’équation. Lorsque le vent pousse approximativement à angle droit par rapport au bateau, la grande quille du bateau (planche centrale en forme d’aile sous-marine) exerce une très grande force de traînée contre le bateau poussé dans la direction du vent. Puisque la quille est alignée avec la longueur du bateau, le bateau veut vraiment avancer, et le vecteur de poussée qui en résulte est dans cette direction.
La forme de la voile fournit également une poussée vers l’avant. Lorsque la voile triangulaire se gonfle avecun vent, il crée une forme de profil aérodynamique. Lorsque le vent suivant passe autour de la voile (pale), une pression négative est induite à l’avant et du côté sous le vent de la voile. Cet inturn fait que l’air environnant se précipite dans la voile et propulse le bateau plus loin. Cette action de voilure / voilure est aggravée, à mesure que le bateau se déplace plus vite, le vent autour de la voile crée plus de pression négative, ce qui fait que le bateau voyage plus vite, ce qui provoque plus de pression négative et ainsi de suite.
Répondu par: Stephen Portz, Professeur de technologie, Space Coast Middle School, FL