Architecture du système aérien
Vue d'ensemble
Ce système est composé d'un profil, d'un ensemble de lignes comparables à un haubanage nommé suspentage, d'un câble de traction qui permet de transmettre la force éolienne au flotteur et d'un lanceur.
Types de profils
Par nature, ces systèmes nécessitent des profils relativement légers.
Les profils minces gonflables (connus sous le nom de kites à boudin) sont en mesure de conserver leur forme grâce à leur structure, et ce même en cas d'amerrissage, bien que selon la vitesse du profil au moment de l'impact la structure puisse être endommagée.
Dans le cas d'un profil épais, dits à caisson, le redécollage ne sera, en revanche, pas possible puisqu'il aura alors perdu tout profil aérodynamique indispensable à sa sustentation.
Remarque : Forme parfois difficile à maintenir
Un problème peut se poser dans le cas d'une utilisation sur de grandes surfaces.
En effet, dans ce cas, le poids de la structure est alors tel qu'il peut être difficile de maintenir une forme acceptable et ce même en augmentant la pression de gonflage. Une solution possible est de rigidifier ponctuellement le profil en ajoutant des inserts en composite par exemple.
Egalement, la forme de ces profils évoluera d'autant plus que les efforts qui leurs sont appliqués seront grands.
Lors de phases de pilotage intenses par exemple, la structure du profil peut subir des efforts de compression importants du fait de l'action des lignes et flamber[1], de telle sorte que les caractéristiques aérodynamiques de l'aile pourront être fortement impactées, jusqu'à la faire décrocher dans les cas extrêmes.
Le lanceur
Comme son nom l'indique il s'agit d'un mât rétractable qui n'a aucun rôle dans le maintien de la forme du profil mais qui intervient seulement lors des phases de déploiement et de récupération du profil.
En effet, lors du lancement il est primordial que celui-ci puisse se gonfler à l'écart de toute structure d'une part mais également à l'altitude la plus élevée possible d'autre part et ce, afin de minimiser les perturbations aérodynamiques pouvant être générées par le navire.
Le fait qu'il soit rétractable permet de limiter l'impact sur le champ visuel depuis le poste de pilotage lorsque le système n'est pas en service, particulièrement dans les zones à fortes densité de trafic.
Il peut être pivotant de manière à permettre l'utilisation du kite sur 360°, ce qui peut être utile lorsque celui-ci est à son élévation maximale.
Egalement, cela permet de ne pas gêner l'exploitation commerciale du navire, comme le passage sous les ponts ou le travail avec des grues.
Suspentage
Le suspentage est plus ou moins élaboré selon le profil qui lui est associé.
Ainsi, il pourra être relativement simple dans le cas d'un profil semi-rigide, alors qu'il deviendra plus élaboré dans le cas de profils souples où il devra participer au maintien d'une forme aérodynamique acceptable malgré les contraintes exercées lors du pilotage.
En cas d'amerrissage, le suspentage sera alors très probablement emmêlé, et donc inutilisable.
Câble de traction
Comme tout élément de gréement courant, le câble de traction peut être soumis à des contraintes importantes et cycliques et doit donc être constituée de matériaux suffisamment résistants d'une part, mais également à même de minimiser le fardage et le poids.
En effet ce dernier paramètre est primordial dans la gestion du pilotage de l'aile puisque les effets de chaînette[3], d'autant plus présents que le matériau considéré est lourd, peuvent induire une grande instabilité, de par l'effet d'amortisseur ainsi créé.
Remarque : Enrouleur
Un enrouleur permet d'emmagasiner le câble de traction et de transmettre la force de traction générée par le profil au navire.
La longueur de câble filée dépendra de l'altitude optimale, qui aura été calculée préalablement par le système de contrôle, et qui se situe actuellement dans une plage comprise entre 300 et 500 mètres.
Un paramètre important est la vitesse à laquelle le câble est enroulé ou déroulé.
En effet, si celui-ci est filé rapidement, le vent apparent au niveau du kite pourra devenir très faible voire nul ce qui provoquerait son décrochage. De même un virage trop rapide pourrait augmenter la force de traction de manière excessive lors de la récupération.
Il est donc essentiel que la force de traction qui s'exerce sur le câble de traction soit mesurée en permanence afin de gérer de manière continue les efforts imposés par le système.