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ETUDE DE STABILITE
Résultats théoriques à considérer avec prudence, car peuvent présenter des différences avec la réalité

 

PRESENTATION

Les études qui vont suivre ont été réalisé avec un logiciel de dessin industriel. Afin d'être rassuré sur le bien fondé de mes modélisations, j'ai comparé mes résultats avec la courbe théorique d'un First 210 (disponible sur le site de l'architecte Jean-Marie FINOT), et les mesures réalisées expérimentalement dans le numéro 102 de la revue NEPTUNE de mars1993 et du numéro 446 de la revue BATEAUX de juillet 1995. Il est cependant difficile de s'y retrouver. Par exemple la revue Neptune affichait directement la courbe de l'architecte en disant que les valeurs théoriques et expérimentales étaient identiques (soit un couple de redressement de 300 kg.m à 90° de gîte sur la courbe de l'arhitecte). La revue BATEAUX, elle, donnait une valeur toujours mesurée expérimentalement de 342 kg.m. pour une gîte de 90° ?? Différence de résultat d'autant plus surprenante que les deux revues soutenaient que l'architecte Jean-Marie FINOT avait pu vérifier que les résultats mesurés correspondaient "exactement" aux prévisions théoriques.

Pour ma part, et toujours pour le First 210, je trouve un résultat de 330 Kg.m pour une gîte de 90°, tandis que pour un gîte de 50°, je retrouve les mêmes valeurs que l'architecte.

Attention cependant, les valeurs données dans cette page n'ont pas la prétention d'être totalement exactes. Mais l'important est moins de trouver les valeurs exactes des couples de redressements, (qui sont d'ailleurs variables en fonction du chargement) que de se donner les moyens de comparer les comportements de voiliers aux caractéristiques différentes, d'une manière objective et en toute connaissance des choix, parfois arbitraires, retenus pour leur modélisations.

Pour modéliser le First 210 :
  • Coque : 735 kg (réparti avec une masse surfacique identique pour la coque et le pont)
  • Mat : 30 kg
  • Lest : 350 kg
    Soit un total de 1115 kg. Le moteur l'équipement et les aménagements n'ont pas été pris en compte.

Sur l'image ci-contre on peut visualiser la ligne de flottaison d'un First 210 grossièrement dessiné pour une gîte de 50°. On remarque que la coque ne fait pas que rouler sur son flanc mais s'incline en prenant également de l'angle vers l'avant.

 

 

ETUDE DE STABILITE D'UN FIRST 210

CAS DU VOILIER SANS L'EQUIPAGE (pas de force au point E):
Dans ce cas, l'eau exerce une poussée sur la coque au point C (centre de carène) égale au poids du bateau. En G, (centre de gravité), la pesenteur exerce une force équivalente mais de direction opposée. Nous avons donc en calculant les moments en C (masse du bateau en G * bras de levier) : 1100 kg * 0,298 m = 328 kg.m.
CAS DU VOILIER AVEC EQUIPAGE SUR LE PONT :
Le couple de redressement précédent est positif. Il tend à redresser le bateau. Mais on remarque que le poids de l'équipage (au point E) joue un rôle négatif sur la stabilité du bateau. Mais pour quel masse d'équipage le couple de redressement devient nul ?

Masse de l'équipage kg * 0,55 m = 328 kg.m d'ou Masse de l'équipage = 328 kg.m / 0,55 = 596 kg. Soit l'équivalent de 7 équipiers (de 85 kg chacun) s'accrochant aux filières !
 

CRITIQUES SUR LES RESULTATS OBTENUS AVEC LE LOGICIEL PAR RAPPORT A LA REALITE / ERREUR POSSIBLE / CORRECTION
Nous avons vu que la modélisation du First 210 représente assez bien le comportement du voilier, mais cela ne veut pas dire que toutes le sont aussi. En aout 1996, dans son numéro 459, la revue "Bateaux" rapportait que couché à 90°, le Blue Djinn était en équilibre avec une masse en tête de mat de 15 kg dérive relevé (avec ou sans enrouleur???...)... Ceci va permettre de relativiser les résultats des études publiés ici.
 

ETUDE DE STABILITE D'UN VOILIER REPRENANT LES CARACTERISTIQUES D'UN VOILIER DE TYPE BLUE DJINN

ATTENTION : Cette modélisation a été réalisé sans les plans de forme du voilier. Je me suis efforcé de reprendre "au mieux" les caractéristiques du voilier (masse de la dérive, masse du lest) mais sans connaître avec précision la position du lest, ni la masse du mat ou la répartition des poids des matériaux de constructions constituants la coque (dans la modélisation, la masse surfacique du pont est égale à celle de la coque...).
 
Long de 6,09 mètres et large de 2,37 mètres, le Blue Djinn ressemble fort par ses mensurations à un micro rallongé par une jupe arrière. Avec 150 kg de plomb dans les fonds (visible en vert sur l'image ci-dessous) et 50 kg de dérive, il est cependant plus lesté que la plupart des micros qui se contentent de 150 kg. Cependant (par rapport à un Kelt 5,50) ces 50 kg supplémentaires sont placés au fond de la coque et donc assez proche du centre de gravité...

La modélisation du Blue Djinn a été réalisé avec les valeurs suivantes :
  • Masse du mat : 21 kg. ( La masse linéaire choisie pour les mats est de 3,18 kg/m.)
  • Masse du lest : 150 kg. (En vert sur l'image ci-dessus)
  • Masse de la dérive : 50 kg.
  • Masse de la coque : 630 kg.
    Soit un total de 851 kg (soit le poids donnée par le constructeur)

A partir de la modélisation du Blue Djinn, on peut trouver le centre de carène pour une gîte de 90°. Toujours sur la modélisation, on peut mesurer alors la distance de 7293 mm séparant le centre de carène de la tête de mat. Après un rapide calcul sur les couples de redressement et de chavirement (voir l'exemple du First 210 en début de page), et avec la masse de 15 kg en tête de mat permettant d'équilibrer le bateau lorsqu'il est couché, on trouve la position du centre de gravité "réel" du bateau.
(15 kg * 7293 mm) = (850 kg * L)
De cette équation on trouve L = 128 mm. Ceci est la position du centre de gravité "réel" par rapport au centre de carène, issu de la mesure experimentale.


Le schéma ci-dessus représente les bras de leviers issu du test "réel" de stabilité, ou le bateau était en équilibre avec une masse de 15 kg en tête de mât.
En plaçant ce centre de gravité "réel" sur le dessin volumique on découvre qu'il est placé à une distance de 257 mm en haut de la ligne de flottaison.
Or les calculs du logiciel le place à 323 mm au dessus de la ligne de flottaison dérive relevée, et à 285 mm dérive basse... D'ou vient cette différence?

Je n'ai malheureusement eu aucune réponse de la part du chantier pour pouvoir dimensionner le bateau avec précision. Plusieurs paramètres peuvent influer sur la position du centre de gravité et donc sur les différences de résultats que l'on obtient :

  • Tous les voiliers modélisés sur cette page ont une masse linéaire pour le mat de 3,18 kg /m. Or, la section de mat du Blue Djinn est certainement plus fine que pour un Love Love, ou un vieux Océanix...
  • Le chantier place plus de matière dans les fonds pour un souci de rigidité et de résistance à l'usure. La modélisation n'en tient pas compte.
  • La forme de la coque n'est peut-être pas rigoureusement la même que dans la réalité.
  • On ne sait pas dans quelle condition a été mesuré le couple de redressement pratique en vraie grandeur (quel était l'équipement du voilier, masse, voiles, enrouleur...)

De toutes ces erreurs, c'est celle sur le paramètrage de la masse du mât qui est la plus significative, car le mat dispose d'un bras de levier très important sur la coque. Ainsi, l'erreur sur le couple de redressement du bateau sera d'autant plus grande que le bateau sera léger, fortement gîté, et l'erreur sur le poids du mât importante.
N'habitant pas au bord de mer, ce problème de poids pour la mât reste difficilement solutionnable. (Je m'en reporte à votre expérience pour me communiquer des valeurs pouvant ne servir, et par là même vous aider à mieux connaître votre voilier...) Il n'en reste pas moins que, comme je l'ai déjà dit l'important est moins de trouver les valeurs exactes des couples de redressements, (qui sont d'ailleurs variables en fonction du chargement) que de se donner les moyens de comparer les comportements de voiliers aux caractéristiques différentes d'une manière objective." C'est pourquoi je resterais, pour l'instant, avec une masse linéaire de 3,18 kg/m pour tous les mâts équipé de leurs gréments... (et de leur enrouleur de génois ??...)
RECHERCHE DE CORRECTION SUR LA MASSE DU MAT DE LA MODELISATION :
Nous savons déjà que la différence de hauteur du centre de gravité entre la mesure "réel" et la modélisation est de 323 mm - 257 mm = 66 mm.
Le bras de levier de 128 mm "réel" (voir schéma) passe alors à 128 mm - 66 mm = 62 mm sur la modélisation.

Nous pouvons écrire l'équation :
Couple de redressement "réel" = couple de redressement le la modélisation + (différence du poids du mât entre "réel" et modélisation * bras de levier entre centre de carène et centre de gravité du mât)
Soit :
(850 kg * 128 mm) = (850 kg * 62) + ((21 kg - nouvelle masse du mât à entrer dans la modélisation) * ((longueur du mât/2) + 666 mm)
La longueur de 666 mm représente le bras de levier existant entre le pied de mât et le centre de carène de la coque couché à 90°.
Soit :
(850 kg * 128 mm) = (850 kg * 62) + ((21 kg - nouvelle masse du mât à entrer dans la modélisation) * ((6628 mm/2) + 666 mm)
A partir de cet équation on trouve la nouvelle masse du mât : 6,8 kg, soit une masse linéaire de 1 kg/m...?
Cette masse est bien sûr inférieur à la réalité, mais elle permet de replacer le centre de gravité du voilier à sa place en corrigeant par la même occasion les autres défauts de la modélisation. On peut obtenir ensuite la courbe de stabilité quasi réel du voilier (aux erreurs de forme de coque près).

Les différences entre les deux courbes sont importantes, et montre combien la présence de poids dans le mât est néfaste pour la stabilité. Pour l'instant je ne dispose pas d'information sur le poids d'un enrouleur de génois, mais il est certain que sur un petit voilier transportable son infuence n'est pas négligeable.
METHODE A SUIVRE POUR APPORTER LES CORRECTIONS DES COURBES DE STABILITE EN FONCTION DU POIDS DU MAT :
Il vous faut dans un premier temps déterminer la différence de hauteur (H) entre le centre de gravité de la modélisation donnée dans ces pages, et le centre de gravité de votre voilier équipé d'un mât ayant la masse que vous allez lui fixer :

H = ((masse du mât de la modélisation en kg - masse de votre mât en kg)*((longueur mât en mm/2) + 666 mm))/masse total du voilier
Pour le Blue Djinn cela donne :
H = ((21 - 6,8) * ((6628 / 2) + 666)) / 850 = 66 mm

Vous pouvez ensuite corriger votre couple de redressement par rapport à votre nouvelle hauteur de centre de gravité :
Nouveau couple en kg.mm = ancien couple lu sur la courbe en kg.mm + (masse total du voilier en kg * H en mm * sin(angle de gîte))
Pour le Blue Djinn cela donne pour un angle de 30° de gîte :
Nouveau couple = 300000 + (850 * 66 * sin(30°)) = 328050 kg.mm soit 328 kg.m
......
 

ETUDE COMPARATIVE DE STABILITE ENTRE
OCEANIX, KELT 5,5m, SUN 2000, FIRST 210

ETUDE DE STABILITE D'UN OCEANIX

Voici les hypothèses de cette modélisation réalisé avec l'aide d'un logiciel de dessin industriel :
  • La "dérive" à été affecté d'une densité de 7,8 (fonte), ce qui nous donne une masse de 200kg pour celle-ci. En effet, la dérive est en fait une quille pivotante. Cette différence permet d'obtenir un plus fort couple de redressement pour les angles de gîtes importants, par rapport à un voilier dont le lest serait simplement placé dans le fond de la coque.
  • La coque à été affecté d'une masse de 480kg. Cette masse a été réparti avec une masse surfacique identique pour la coque et le pont.
  • La masse des emménagements a été considéré en ajoutant des banquettes dans la coque. La masse surfacique de ces emménagements compte pour 3/5 ième de la masse surfacique de la coque et du pont.
  • Afin de tenir compte du poids du grément, le mat a été affecté d'une masse linéaire de 3,18 kg/m. La masse retenue pour le mat est donc de 21 Kg. (La masse totale du bateau est donc, comme l'indique les documents du constructeur : 200 + 480 + 20 = 700 kg)
  • Le moteur et l'équipement n'ont pas été pris en compte.

Voici les résultats pour le voilier couché à 90° :

On remarque que le couple de redressement est égal à :

  • 0,207 m * 700 kg = 145 kg.m

La masse maximum de l'équipage s'agrippant aux filières du cockpit que peut supporter le bateau dans cette position est donc :

  • 145 kg.m / 0,5 m = 290 kg (soit 4 équipiers de 72,5 kg)

Dans l'image ci-contre on remarque que l'eau, rentre légèrement dans le cockpit, ce qui est néfaste pour la stabilité. Bien sûr le logiciel en a tenu compte. Malgré cela le couple de redressement reste correct.

(Cette modélisation n'engage que moi, et il m'est difficile d'être certain des résultats donnés. Cependant, la fourchette des valeurs ne doit pas être si loin du comportement réel du bateau....)
A partir de cette modélisation, on peut trouver l'influence de la remontée de la quille pivotante sur la stabilité du bateau.

On remarque que la stabilité reste toujours positive même quille relevée. Sa valeur aux forts angles de gîte avec la quille relevé, est équivalente à se que l'on trouvera sur un micro du type Kelt 5,5 (voir la courbe de ce bateau plus bas).
Sans aller jusqu'à recommander cette pratique par vent soutenu, il est donc possible au vent arrière de chercher à gagner de la vitesse en remontant la quille. Cette pratique est d'ailleurs utilisé par un propriétaire effectuant avec son Océanix des régates locales .
 

ETUDE DE STABILITE D'UN KELT 5,5 m
Les hypothèses de la modélisation sont identiques à celles de l'Océanix.
La coque et le pont du bateau ont été affecté d'une masse de 408 kg. Le mat et son grément représente 22,5 kg. Le lest de fond de coque (visible sur la vue en coupe) est de 100 kg. La dérive est en fait, divisé en deux parties. La partie basse de 44 cm de haut est affecté d'une masse de 50 kg. La partie haute de la dérive, représente une masse de 20 kg. Ceci permet de respecter au mieux les informations donnée par la revue "Bateaux" d'aout 1979, N° 255.

La masse total du bateau est donc de 408 + 22 + 100 + 50 + 20 = 600 kg.

Remarque les ouvertures des hublots ont été réalisé après les calculs du logiciel.

On remarque sur l'image de droite qu'avec 90° de gîte le bateau pique du nez, ce qui est normal au regard de la position du centre de gravité, et de la répartition des volumes.

On remarque que le couple de redressement est égal à :

  • 0,137 m * 600 kg = 82,2 kg.m

La masse maximum de l'équipage s'agrippant aux filières du cockpit que peut supporter le bateau dans cette position est donc :

  • 82,2 kg.m / 0,5 m = 164 kg (soit 2 équipiers de 82 kg)

Dans cette position le bateau est en équilibre avec une charge de 10,5 kg fixée en tête de mat. Cette charge correspond au critère de stabilité de la jauge de la classe micro, soit 10 kg en tête de mat.
 
 
 

ETUDE DE STABILITE D'UN SUN 2000
La coque et le pont du bateau ont été affecté d'une masse de 793 kg. Le mat et son grément représente 27 kg. Le lest de fond de coque est de 350 kg. La dérive est affecté d'une masse de 30 kg.

La masse total du bateau est donc de 793 + 27 + 350 + 30 = 1200 kg. (masse retenue par le logiciel pour le calcul des centres de carène)

Remarque les ouvertures des hublots ont été réalisé après les calculs du logiciel.

le couple de redressement est égal à :

  • 0,135 m * 1200 kg = 162 kg.m

La masse maximum de l'équipage s'agrippant aux filières du cockpit que peut supporter le bateau dans cette position est donc :

  • 162 kg.m / 0,5 m = 324 kg (soit 4 équipiers de 81 kg)
 

 

 

RESULTAT FINAL
COMPARAISON DES QUATRE VOILIERS

 

La courbe de stabilité du First 210 est celle donnée par Jean-Marie FINOT sur son site. Les trois autres courbes ont été tracé en déterminant pour chaque angles de gîtes (10°, 20°, 30°,... ) le bras de levier séparant le centre de gravité du bateau et le centre de carène. En multipliant ce bras de levier par la masse du bateau, on obtient le couple de redressement en Kg.m.

La masse des bateaux sont les suivantes :

  • First 210 : 1100 kg dont 350 kg de lest
  • Sun 2000 : 1200 kg dont 350 kg de lest
  • Océanix : 700 kg dont 200 kg de lest
  • Kelt 5,5 : 600 kg dont 170 kg de lest

De 0° à 50° de gîte, la stabilitée de forme est prépondérante. Ainsi, bien que moins lesté, le Kelt grâce à sa largeur bénéficie d'une raideur équivalente à l'Océanix. Puis, de 50° à 90°, c'est la stabilité "de leste" qui l'emporte. Les bateaux ayant leurs lests placés les plus bas ont les courbes de stabilités qui chutent le moins rapidement aux fortes inclinaisons.

Il existe des récits d'équipages de voiliers de 5,5 m ayant chaviré dans des conditions "musclées". En effet, par l'effet conjugué du vent et d'une vague plus forte que les autres il est possible d'attendre des angles de gîtes où le poids de l'équipage n'est plus positif pour la stabilité du bateaux, mais l'aide au contraire à faire "chapeau".

 

 

Sur les trois graphiques suivants on retrouve en bleu les courbes de stabilités précédentes. La courbe rouge représente le couple de redressement du voilier quand le barreur (navigateur solitaire de 80Kg) est sur le banc du cockpit au vent. La courbe jaune montre toujours le couple de redressement du voilier quand le barreur quitte la barre pour aller sur le banc opposé juste derière le roof.

L'Océanix avec sa coque très symétrique garde des courbes très équilibrées. Le Kelt refait son retard de stabilité quand le barreur est au vent du fait d'une largeur arrière de coque plus importante. Cette dissymétrie de forme avantage également le Sun 2000. Sur ce bateau le barreur à la gîte est littéralement hissé au dessus de l'eau sur une sorte de plate-forme formée par le large tableau arrière. Pour cette raison, le Kelt et le Sun 2000 gagnerons plus rapidement que l'Océanix en puissance, en augmentant le nombre de leurs équipiers. Cela ne rendra pas les bateaux plus stables, mais leurs permettra de porter plus de voile.

Cependant la stabilité "ressentie" par le barreur passant sous le vent du Kelt sera certainement la plus faible. En effet, à 30° de gîte la variation du couple de redressement supportée par le changement de bord du barreur représente 41 % pour le Kelt, 34 % pour l'Océanix, et 26% pour le Sun 2000. (Pourcentages exprimés par rapport au couple de redressement sans équipage)

 

 

 

 

COMPARAISON OCEANIX / KELT 5,5
Une carène très équilibrée pour l'Océanix, et une dissymétrie des formes pour la coque du Kelt d'environ huit ans plus jeune.
La coque du Kelt est particulière par son fond "coupé". L'arrière plus large autorisera des vitesses au allures portantes plus élevées par vent établie. La dérive plus profonde doit permettre de moins dériver au près, mais l'ensemble doit être plus volage, et l'on peut certainement lâcher la barre moins longtemps sur le Kelt.
La largeur de la carène du Kelt doit donner une stabilité de forme plus grande au faible angle de gîte. Mais ensuite, le lest placé plus haut, les superstructures plus importantes, handicape le voilier aux forts angles de gîtes.
  • Si l'on augmente artificiellement de 100 kg le lest dans les fonds du Kelt, le centre de gravité descent de 7,9 cm. On passe (avec une rapide approximation à vérifier avec l'aide du logiciel, car le centre de carène va lui aussi évoluer...) à environ 150 kg.m pour le couple de redressement à 90 °.
  • Si l'on augmente de la même façon de 50 kg le lest dans les fonds du Kelt, le centre de gravité descent de 4,5 cm. On passe (avec une rapide approximation à vérifier) à environ 120 kg.m pour le couple de redressement à 90 °.

 

 

 

PROPOSITION DE MODIFICATION SUR LE KELT 5,5 AFIN D'AUGMENTER SA STABILITE
Pour augmenter la stabilité du voilier, la solution la plus simple à mettre en oeuvre est d'augmenter le lest dans les fonds. Sur le Kelt il existe déjà un lest en plomb dans le fond de la coque (en marron sur l'image ci-contre). On peut facilement compléter ce lest en coulant des blocs de béton, et en les fixant d'une manière démontable dans les fonds du bateau (en vert sur l'image ci-contre). La densité du béton (1 volume de ciment, 2 volumes de sable, et 2 volumes de gravier) étant de 2,4; le volume vert représente ici une masse additionnelle de 100kg.

Les deux images suivantes expliquent pour quelle raison j'ai choisi de placer ce lest plutôt sur la partie avant. Avec un équipage de 2 personnes de 80kg et 2 personnes de 40 kg (ou 3 personnes de 70 kg avec un moteur fixé sur chaise de 30 kg) on remarque que le bateau se cabre au-delà du raisonnable. Les lignes d'eau ne sont plus respectées et le tableau arrière traine beaucoup d'eau, en créant des tourbillons néfastes pour la vitesse sous voiles du bateau.

Avec quatre personnes dans le cockpit le tableau arrière traine dans l'eau.

En ajoutant une masse de 100kg (visible sur le dessin), la coque se redresse en s'enfonçant légèrement.

 

Avec ce lest additionnel de 100 kg, on reste dans le domaine du raisonnable, et l'assiette du bateau au repos ne sera que légèrement perturbée. La masse à vide du Kelt passe de 600kg à 700 kg, soit la même masse que l'Océanix. Cependant, l'Océanix à une surface mouillée moindre, ce qui l'avantagerait par petit temps par rapport au Kelt.
Mais par vent plus fort, la largeur du Kelt l'avantagera, comme le montre les courbes de stabilités suivantes :

Le Kelt ayant également la qualité de pouvoir accueillir son équipage sur les hiloires de cockpit, sa raideur à la toile pourra facilement être augmentée.
Couché à 90°, le kelt équipé de son lest supplémentaire possède le même couple de redressement que l'Océanix ou que le Sun 2000. Le Sun 2000 est portant équipé d'un lest de 350 kg, mais intégralement fixé sur les fonds de la coque.

Les modifications apportées au Kelt sont largement bénéfiques pour les critères "statiques" du voilier. Mais il faut vérifier que le comportement dynamique ne se dégrade pas trop... En effet, en plaçant du poids vers les extrémités du bateau, on augmente les effets d'inertie, et donc de tangage du voilier. A ce titre, placer le poids de l'équipage dans le cockpit à l'arrière de la coque, n'est pas une bonne solution pour les performences sous voiles. Cela représente simplement l'avantage de ne pas diviser le volume déjà réduit de la cabine. Un voilier à cockpit central se montrera donc plus confortable sous voiles pour son équipage, dans le sens ou il aura des mouvements plus doux dans le clapot.

Pour une personne navigant seule, l'intérêt du lest additionnel sera plus dans l'obtention d'une raideur à la toile supérieure (pour compenser l'absence d'équipage au rappel), que pour maintenir l'assiette du bateau. Dans ce sens, le lest pourra avantageusement trouver sa place plus vers le centre de la coque.

L'autre avantage du lest démontable est de pouvoir s'adapter, pourquoi pas, aux différentes configurations d'utilisations...

 

 

 

 

ETUDE DE STABILITE DE TROIS QUILLARDS
FIRST 210 / GOLIF / LOVE LOVE

GOLIF

Le Golif est l'un des premiers voiliers en stratifié de polyester à avoir été fabriqué en France, dans les années 60. Il possède une largeur de 2,22 mètres pour une longueur de 6,46 mètres. A l'époque le constructeur lui donnait un déplacement à vide de 900 kg. Au regard de son lest de 480 kg, je pense qu'il est plus sage de fixer une masse supérieur. Voici ce qui a été entré dans l'ordinateur :
  • Masse du mat : 29 kg.
  • Masse du lest : 477 kg.
  • Masse de la coque : 671 kg.
    Soit un total de 1177 kg. Il est même possible que cette masse soit inférieure à la réalité, certain propriétaire affirmant avoir pesé leur bateau à 2 tonnes en charge??? (Il peut cependant y avoir plusieurs facteurs à un surpoids de cet ordre. Un bateau osmosé sera plus lourd car chargé d'eau, de plus s'il possède un armenent important...)
    Le tirant d'eau du golif modélisé sur ordinateur est de 1,01 mètre. (Le Golif "standard" a un tirant d'eau de 0,96 cm, le Golif JOG, lui, par l'ajout d'une semelle de bois entre la coque et la quille passe à 1,10 mètre de tirant d'eau)

La modélisation a bien sur été réalisé dans les mêmes conditions que les précédentes. Voici les résultats :

INTERPRETATION DE LA COURBE DU GOLIF :
Par rapport au First 210, le Golif possède plus de lest, mais aussi une moins forte largueur (2,22 mètres contre 2,5 mètres). Jusqu'à 10° de gîte ces deux caractéristiques ce compensent, mais ensuite une autre phénomène apparaît. Le courbe du Golif comporte un creux entre 10 et 50°. En fait, le lest du Golif est fixé sur une amorce de quille fabriquée en stratifié de verre avec la coque. Cette amorce de quille représente un volume important qui n'est pas lesté. Ainsi, pendant la gîte, ce volume va jouer le rôle inverse de celui du lest. En effet alors que le lest de la quille cherche à redresser le bateau, le volume d'air de la fausse quille cherche à remonter à la surface. Ce n'est que lorsque la quille sort de l'eau que le voilier "refait son retard" en stabilité, avec une courbe qui grimpe en flèche.

On remaquera aussi que le sommet de la courbe arrive pour des angles de gîte très importants.

 

 

LOVE LOVE

Le Love Love de conception plus "moderne", puisque construit dès 1970, possède déjà des avancés par rapport à son aîné. La largeur est portée à 2,44 mètres pour une longueur de coque de 6,58 mètres. L'aileron de quille de 450 kg est uniquement constitué de fonte et est équipé d'un volumineux saumon améliorant encore la stabilité du bateau.
La modélisation a été réalisé avec les valeurs suivantes :
  • Masse du mat : 25 kg. (Le mat est plus court que sur le Golif. Pour tous les voiliers, la masse linéaire choisie pour les mats est de 3 kg/m.)
  • Masse du lest : 450 kg.
  • Masse de la coque : 677 kg.
    Soit un total de 1152 kg (soit le poids donnée par le constructeur)

INTERPRETATION DE LA COURBE DU LOVE LOVE:
L'aileron de quille n'étant réalisé qu'en fonte, il n'y a pas de creux dans la courbe de stabilité du Love Love comme pour celle du Golif.
Pour les faibles angles de gîtes, la courbe de stabilité du Love Love monte plus vite que le First 210, car il dispose d'un lest plus élevé de 100 kg pour une largeur identique, et plus vite que le Golif car sa largeur de carène est plus importante.
On remarque de plus que pour des angles de gîtes proche de 90°, le couple de redressement est exceptionnel. Pourtant, le lest est identique au Golif...?? En fait, c'est la forme du roof qui va jouer en faveur du Love Love. Couché à 90°, le roof se retrouve dans l'eau, et participe ainsi à la flottabilité de la coque. Le centre de carène se retouve ainsi placé beaucoup plus haut et augmente le bras de levier du lest sur la coque.
Le Love Love se trouve donc être le voilier le plus difficile à faire chavirer du comparatif.

Côté performance, la raideur du Love Love ne sera qu'un avantage relatif au près par rapport au First 210. En effet, avec une largeur de cockpit maximal, l'équipage du First 210 pourra facilement et confortablement participer au rappel du voilier. Sur le Love Love, il faudra envoyer les équipiers sur le roof (position qui demanderait la présence de filières pour un meilleur confort et sécurité), alors que le barreur, proche de l'étoit tableau arrière, ne participe que très faiblement au rappel du bateau.
Aux allures portantes, avec un vent fort, le First profitera de sa largeur arrière pour partir en survitesse (planning). Le Love Love, lui, ne pourra pas profiter de cet avantage. Un vent fort n'arrivera qu'a créer une vague arrière s'élevant plus haut encore, en glissant sur les flancs étroits du tableau arrière. Toute l'énergie absorbée par les voiles ne servira alors qu'à déplacer vers le haut une quantité importante d'eau, sans que celle-ci ne puisse aider la coque à se soulever, donc déplacer moins d'eau, et ainsi, aller plus vite...

 

 

 

 

ETUDE DE STABILITE D'UN TABASCO
Dériveur intégral de 5.2 mètres à découvrir sur le site :
http://mjpgerar.club.fr/tabasco/index.htm
 
Le Tabasco et un dériveur muni d'une quille pivotante profilée de 105 kg. Pour la modélisation sur ordinateur, la masse de la coque et du mât ont été fixées respectivement à 330 kg et 22 kg .

La courbe jaune donnée ci-dessous correspond au Tabasco quille basse. Cette courbe semble bien basse par rapport à celle de l'Océanix qui ne bénéficiait pourtant que d'un lest deux fois supérieur à celui du Tabasco, (lest de plus placé plus haut)... En fait, c'est le poids du Tabasco (460 kg pour la modélisation), qui "allège" la courbe de stabilité par rapport au 700 kg de l'Océanix. Mais comme nous l'avons déjà vu, sur des bateaux si léger, le poids de l'équipage ne peut pas être négligé. Sur l'Océanix, quand la gîte au près devient critique, je ne reste pas longtemps sous le vent pour reborder le génois. Cette manoeuvre doit être plus "sportive" sur le Tabasco pour un barreur solitaire. Le long mât et la quille profonde favorisent les effets conjugués du vent et de l'eau pour faire gîter le bateaux.
Par contre, une fois l'équipage au vent, (je ne pense pas être contredit par les propriétaires) le Tabasco doit être un bateaux très rapide. D'abord il déplace moins d'eau. De plus les effets de "marche en crabe" ,au près, que l'on peut reprocher à l'Océanix du fait de son tirant d'eau trop faible, seront ici, bien moindre.

Le Tabasco ne dispose pas d'une stabilité de forme compensant la faiblesse de son lest.Au port la stabilité initiale sera faible.

L'équipage du Tabasco doit avoir en tête qu'en cas de mise au tapis du bateau par une mauvaise manoeuvre de spi par vent frais, le chavirement complet du bateau est une éventualité qui doit pousser les équipiers a sauter du bateau plutôt que de le faire chavirer complètement.
 

 

LES REACTIONS SUITE A CETTE MODELISATION
Celle de Pierre Gutelle, l'architecte du Tabasco :

" Merci à Robert Damien pour son étude de la stabilité du Tabasco. Je n'ai pas les moyens de la vérifier, ne disposant plus aujourd'hui des moyens informatiques nécessaires.

Lors des bancs d'essais et des études que je faisais pour Bateaux avec D.Maupas (alias Jacques Monsault) des nouveaux bateaux, la stabilité était vue sous l'angle de la performance et non de la sécurité, néanmoins les coefficients de stabilité permettent de dégager certaines valeurs.

Dans le tableau du "A la barre" paru dans le n° 207 de août 75 de la revue BATEAUX (visible sur le site du TABASCO), la stabilité apparaît sous la forme de deux coefficients à 15° et 30° de respectivement 4,16 et 5,5, répondant à la formule: l*D/(H*S*cosA).

Le bateau est considéré naviguant quille basse à un déplacement de 690 kg, correspondant à un poids total de 450 kg plus 15 kg de matériel divers et trois équipiers de 75 kg assis sur le banc au vent. La position du CG correspondant est indiquée sur le plan des sections par une croix à gauche de l'axe, et les verticales des CC par deux petits traits à l'angle.
l est la distance horizontale entre CG et CC et H la distance entre CV et CD.
Dans ces conditions le moment de redressement est égal à 272 mkg et 321 mkg.
La position de l'équipage, qui représente le tiers du déplacement est capitale pour le calcul et explique les différences avec les calculs de Robert Damien.

En revanche, contrairement à ce que pense celui-ci, la stabilité initiale est très bonne si l'on se réfère à la photo p.86 de l'article où un équipier de 85 kg debout sur le liston à hauteur du hauban n'entraîne qu'une gîte de 15°. Par gros temps, il est bien sûr indispensable de s'attacher (avec un mousqueton facilement décrochable) suffisamment long pour rester libre de ses mouvements et pouvoir faire le tour du bateau, d'amarrer le plus possible le matériel à l'intérieur et de fermer le rouf.

Si l'on dépasse les 90° de gîte, rien n'empêche la quille de rentrer, mais les frottements à l'intérieur du puits doivent la maintenir bien au delà de cet angle. Quant au polystyrène dans le mât c'est une sécurité pour le redressement en cas de chavirage complet. Je pense que dans ce cas (à mon avis peu probable), compte tenu du franc-bord et du volume du rouf le redressement devrait être relativement facile, tout au moins au début avant que le rouf ne se remplisse (l'étanchéification de celui-ci serait un bonne précaution). Pour redresser, en particulier si la quille est rentrée, le meilleur moyen sera de récupérer la grande écoute, de la passer par dessus la coque et de s'y suspendre. On peut également amarrer un cordage sur une cadène de hauban. Avant toute tentative il faut tourner le bateau nez au vent. Ne jamais oublier non plus de prévoir des moyens de remonter à bord (échelle rigide ou en cordage).

La sécurité des petits bateaux reste un problème épineux mais elle se prévoit d'abord à terre avec une étude locale sérieuse de la météo, des marées et des courants.

A bientôt à Beg Meil.

Pierre Gutelle (16 juin 2007)

L'expérience de Nathan Quenot qui est parti au tas sous spi (2 juillet 2007):

Je suis déjà parti au tas sous spi avec éoline jusqu'à en couler le winch sous le vent !
Je vous fait donc profiter de mon expérience.
Une fois que le bateau est suffisament couché le spi touche l'eau et se dégonfle complétement.
Le barreur se cramponait au liston et moi de mes deux mains au winch tout en étant debout sur le dossier du banc sous le vent.
Le bateau entame alors une lente remontée à la verticale en se mettant face au vent.
L'équipier (moi) a choqué l'écoute de spi alors que le barreur abattait en grand et nous sommes repartis sans plus de problème que ça.
Le coquepite a mis une trentaine de secondes à se vider car les sorties étaient bouchées.
Lorsque le bateau était couché il l'était à plus de 90° car le dossier du banc sous le vent non-vertical était à peu près à l'horizontale. (Note de D Serrut : oeil de lynx : comme l'angle du banc est obtu, si ce dernier était à l'horizontal, le bateau ne devait pas être à plus de 90°, mais pas loin quand même).
Ce tabasco est vraiment sécurisant car malgré, notre frayeur le barreur a bien failli
foutre le camp à la baille mais malgré tout nous n'avons pas chapauté et nous
sommes restés secs (sous notre combi seulement).
Cette petite aventure eut lieu l'été dernier (2006) lors d'une régate terminée en deuxiéme place !!!!!

D'autres témoignages sont disponibles sur le site des TABASCO.

 

VERIFICATION DES VALEURS SUR LA STABILITE INITIALE
TABASCO / OCEANIX

Sur les photos présentés, l'océanix à une gîte de 6°, le Tabasco, une gite de 14°. Soit une gîte deux fois supérieure.
Ceci permet de valider d'une manière expérimentale le début de chaque courbe. Sur les deux photos, c'est environ 80kg qui sont placé à 1 mètre de l'axe de symétrie du bateau, soit très approximativement un couple de 80 kg.m. (une personne de 80 kg pour le Tabasco, et une personne de 80kg avec un moteur de 20kg, mais placé plus proche de l'axe de symétrie pour l'Océanix)

 

 

 

 

 

ETUDE DE STABILITE D'UN JOUET 680
http://association.jouet680.free.fr

La modélisation du Jouet 680 a été réalisé avec les valeurs suivantes :
  • Masse du mat : 30 kg. ( La masse linéaire choisie pour le mât est de 3,57 kg/m. (vue la masse du voilier, j'ai choisi arbitrairement d'augmenter la masse linéaire de celui-ci. par rapport aux autres voiliers..(si une personne connait le poids du grément d'un Jouet 680, qu'il me fasse signe.)))
  • Masse du lest : 660 kg.
  • Masse de la dérive : 65 kg.
  • Masse de la coque : 648 kg.
    Soit un total de 1403 kg (soit le poids donnée par le constructeur).

Ces courbes montrent l'excellent couple de redressement du Jouet 680 qui est donc plus puissant que le Love Love (le seul quillard de référence dans le graphique ci-dessous). Il est vrai que le Jouet est 250 kg plus lourd que le Love Love, et que ces 250 kg se retrouvent intégralement dans le lest du bateau.
Sous voiles, au près, cette puissance lui permettra de porter plus de toiles qui seront d'ailleurs nécessaire pour emmener les kilos supplémentaires.
Ce poids supplémentaire est un avantage pour la stabilité dans les angles de gîte ou la forme de la coque joue aussi un rôle important. Mais pour des angles supérieurs à 50°, logiquement, le levier créer par le lest extérieur du Love Love donne de meilleurs résultats.
Pour information : avec un mât ayant la même masse linéaire que celle retenue sur le Love Love on arrive à un couple de redressement maxi de 750 kg.m (au lieu de 740 kg.m sur le graphique ci-dessus) et un couple de 435 kg.m (au lieu de 423 kg.m sur le graphique ci-dessus).

Sur le graphique, on retrouve 5 dériveurs intégraux de masses différentes :
Tabasco : 460 kg
Kelt 5,5 : 600 kg
Blue Djinn : 851 kg
Sun 2000 : 1150 kg
Jouet 680 : 1400 kg
Donc globalement, on voit bien que le paramètre du poids est prépondérant pour l'obtention d'une raideur à la toile élevée sur un dériveur.

 

 

 

Synthèse :

Globalement 4 principaux paramètres se dégagent des différentes modélisations réalisées :
La forme de la coque : Une coque large à la flottaison est évidemment plus stable.
Le poids de la coque : Mécaniquement, plus la coque déplace d'eau, plus la poussée d'Archimède aura de prise sur la coque gîtée, pour redresser le bateau.
La forme des superstructures : Uniquement valable pour les angles de gîte proche des 90°, les roofs larges (en plongeant dans l'eau) aideront au redressement.
L'emplacement du lest : Dans les années 1980, un dériveur pur avait normalement une stabilité initiale plus forte qu'un quillard pur, pour la simple raison que les architectes pouvaient utiliser le lest extérieur des quillards pour se permettre d'avoir des coques moins larges, avec moins de surfaces mouillées dans l'espoir d'une meilleur vitesse. Or une coque moins large est aussi moins stable, même avec un lest extérieur, car le "levier de redressement" d'une quille n'intervient que dans les angles de gîtes importants.

 

 

A VOIR SUR INTERNET

Sur le site http://asso.ffv.fr/microsail/ , dans la rubrique "entre nous", vous trouverez le témoignage d'Yves LECHEVANTON sur le chavirage de son Microsail par gros temps.

Sur le site http://pagesperso-orange.fr/590/dc20/menu_second/regate/regate.htm dans la rubrique "sortie de route", vous trouverez le témoignage d'un propriétaire de DC 20 ayant subit un chavirage lors d'une abaté sous spi.

Je sais aussi qu'il existe un témoignage d'un propriétaire d'ovni ayant fait un 360° entre Les Sables d'Olonne et le port de Bougenais, (sur http://www.hisse-et-oh.com/ ) mais je ne retrouve pas son emplacement exacte.

Si bien sûr vous avez d'autres témoignages à apporter, je pourrais avec plaisir les centraliser sur cette page.

 

 

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