Couples inclinant dû à un vent latéral
Rappel : Couples inclinant dû à un vent latéral
Un navire équipé d'un ou plusieurs propulseurs éoliens verra sa surface de voilure globale augmenter, et sera donc plus sensible à l'action du vent.
Le moment du couple inclinant a sensiblement pour expression:
\(C_i=k\cdot S \cdot z\cdot \cos^2\theta\cdot V^2\)
Avec :
\(z\) la distance verticale entre le centre de voilure et le centre de dérive
\(S\) la surface vélique développée des voiles et des superstructures
\(\theta\) l'angle de gîte du navire
\(V\) la vitesse du vent apparent
Action du vent diminue avec la gîte
On voit que l'effet du vent est limité lors de la prise de gîte du fait qu'en s'inclinant la surface de voilure projetée diminue jusqu'à s'annuler pour de très grands angles d'inclinaison.
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Remarque : Présence d'une composante verticale
Dès que le navire gîte, la portance n’est plus horizontale, et une composante verticale, dirigée vers le bas, apparaît.
En efftet, l’approximation classique, et qui est bien vérifiée en pratique, est de considérer que la force de portance est perpendiculaire au vecteur vitesse du vent apparent, et également perpendiculaire au plan de voilure gîté.
Egalement le vent lui même peut présenter une composante verticale importante, comme dans le cas des grains blancs.
Afin de tenir compte de cela on peut parfois rencontrer la formule suivante :
\(C_i=k\cdot S \cdot z\cdot \cos^{1,3}\theta\cdot V^2\)
Le couple inclinant est alors légèrement supérieur à celui calculé précédemment.
La courbe grise représente un couple inclinant avec une composante verticale.
L'angle de gîte dépend de \(z\)
L'angle d'inclinaison finale du navire dépend de la valeur de \(z\), la distance verticale entre le centre de voilure et le centre de dérive.
Les systèmes ayant un centre de voilure rapproché du centre de dérive, comme cela peut être le cas avec les systèmes aériens, impacteront donc moins la stabilité du navire.
L'angle de gîte dépend de \(S\)
Différents plans de voilure adaptés aux conditions météorologiques pouvant être rencontrés par le navire sont définis lors de la conception et permettent de calculer une valeur réaliste du couple inclinant dû au vent.
Remarque : Gréement= surface de voilure
Il est primordial que les espars, gréements courant et dormant soient intégrés au calcul de la surface exposée au vent.
Fondamental : Impact (tx hybridation ; système éolien)
L'impact de la propulsion éolienne sur la stabilité du navire dépendra grandement du taux d'hybridation retenu, tout comme du type de système installé.
En effet, la force aérodynamique sera moins stable pour un système aérien que pour un système en pontée, du fait du déplacement du profil dans sa fenêtre de vol.
Remarque : Effet gyroscopique des rotors
Au couple inclinant généré par le vent ou la mer, il convient d'ajouter celui éventuellement induit par les systèmes stabilisateurs (ailerons, ballastage dynamique...etc) mais également celui des rotors.
En effet, ceux-ci, de part leur rotation relativement rapide, induisent un couple de stabilisation dû à l'effet gyroscopique[4], qui permet, dans une certaine mesure, de limiter le roulis par mer agitée.
Pour en savoir plus
Vous trouverez quelques rappels concernant la stabilité dynamique d'un navire dans ce module.