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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 17 Oct 2019, 22:34 
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L autre jour sur le parking je portais ma planche au dessus de la tete bras tendus et nose vers le bas.

Sans deconner j ai fait demi tour face au vent et j ai pris une rafale et hop je me suis mis a leviter...

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 24 Oct 2019, 20:07 
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En foil, le "mur" de la trainée:

Pour partager des images, voici une analyse théorique de MauiUltraFin (http://mauiultrafins.com/technology-2/h ... mechanics/) sur les vitesses max possibles à atteindre en foil (sans se mettre à la contre-gite).

Dans le graphe ci-dessous, vent à 20 noeuds à 120° du vent:
Image


Violet=aile de 1500 cm2, vert=1000cm2, Jaune = 800 cm2, rouge = 400cm2


Le foil s'équilibre quand la force dans la voile (composante vers l'avant) s'équilibre avec la trainée. Et la trainée augmente au carré de la vitesse (contrairement au planning aileron): il faut de plus en plus de force dans la voile pour augmenter un peu la vitesse. Plus on va vite, plus on se trouve face à un mur pour accélérer.

C'est très lié à la surface de l'aile (les différentes de courbes): pour aller vite il faut une petite aile. Pas de miracle à attendre avec une 1200 ou une 1000

En terme de puissance propulsive, rapidement, c'est le poids du bonhomme qui limite la puissance, ajouter de la surface de voile ne permet pas de dépasser ce seuil (on "tient pas la voile").

Pour info, les bas de cuvettes, c'est à peu près les vitesses mini de vol pour chaque aile (environ 8 noeuds pour la 1500cm2, un peu plus de 10 noeuds pour la 800cm2, 15 noeuds pour la 400cm2).

Donc pour aller vite, le premier truc, c'est de baisser la surface de l'aile, et avoir des ailes qui trainent peu (grand allongement, profil fin).

JMF

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 25 Oct 2019, 04:49 
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Si ces courbes sont exactes, il y a un point que je note, c’est que le point de trainée mini avance pas mal avec la diminution de la taille de l’aile. Le passage du 2nd régime vers le premier régime demande d’atteindre une vitesse plus élevée.

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 25 Oct 2019, 05:29 
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J'ai l'impression que l'on navigue toujours à droit de la courbe, une fois décollé. C'est en tout cas ce que sembre montrer le calcul plus précis de Kevin Ellway Ellway designs - Windfoil Special #3 – How low can we go?.

Donc on naviguerai toujours sur la "droite" de la courbe.

Je suis en train de faire une pseudo simulation de mon Horue en XLW sur XFLR5, et le bas de courbe (trainée mini) est vraiment proche de ma vitesse de décollage.

Donc je pense que l'on voit clairement les domaines d'utilisation des différentes ailes, en tout cas si on veut aller vite.

Ce que je n'arrive pae encore à déterminer/visualiser, ce sont les inconvénients de garder une grande aile quand le vent forcit. Il y a la saturation en vitesse, ça c'est acquis. Mais si l'objectif était justement de ne pas aller trop vite (débutant, contrôle), je ne sais pas s'il y a d'autres inconvénients (si le foil est rigide et encaisse les contraintes).

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 25 Oct 2019, 05:49 
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Pour avoir gardé une XLW par 20-24 noeuds semaine dernière, c'est surtout un sentiment de puissance sous les pieds... Ca navigue quasi pareil (il y avait tellement de vagues que la vitesse était au second plan).
En passant à la LW, c'est comme si j'avais moins de "chevaux" et donc une meilleure maîtrise.


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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 25 Oct 2019, 06:55 
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Au début, une aile porteuse et puissante permet de naviguer avec des petites surfaces et parfois ça permet de faire une nav sécurisé dans le chantier sans chercher à aller vite...juste glisser

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 25 Oct 2019, 08:42 
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jmf11 a écrit:
J'ai l'impression que l'on navigue toujours à droit de la courbe, une fois décollé.

Oui, en tout cas, c'est ce qui est souhaitable. Lorsqu'on se retrouve 'à gauche', ce que j'appelle le second régime par référence à mon expérience aéronautique, on est dans la situation délicate où si le foil ralenti, il faut plus de pousser pour contrer la traînée. C'est ce qui arrive dans une molle (si on ne pompe pas le foil), où lorsqu'on 'pop' hors de l'eau avec insuffisamment de 'pression' dans la voile (poussée insuffisante).
Pour moi cela illustre deux approches différentes pour l'envol :
1- Avoir un ensemble flotteur/gréement qui permette d’accélérer sur l'eau avant l'envol, c'est plus une approche grande voile flotteur qui permette le planning et taille d'aile à vitesse de décollage que l'on peut atteindre. Exemple extrême : Formula foil.
2- Privilégier le foil pumping. Petit flotteur, aile assez grande pour trouver un appui à faible vitesse et 'popper' dès que possible pour échapper à la traînée du flotteur et espérer accélérer à la vitesse de transition. Exemple extrême : Horue femto et petite voile de vague.
Bien sur, il y a une multitude de possibilités intermédiaires, en fonction des aptitudes et préférences du rider... et les techniques ne sont pas exclusives.
Aussi, pour ceux qui font leurs premiers vols, mais c'est un peu comme en aileron : les premiers vols flotteurs trop cabré nous placent dans la partie gauche de la courbe. Il faut remettre la planche à plat, quitte à redescendre toucher l'eau, et profiter de l'accélération, éventuellement suffisante pour passer à droite...

Mais effectivement, le vol stabilisé ne peut être envisagé que sur la partie 'à droite'.

Noter que le point de transition entre les deux régimes n'est pas le point bas de la courbe portance, mais la tangente à une droite parallèle à la courbe 'thrust' (un peu à gauche du point de trainée mini). Donc ce point dépend grandement de la voile. Encore une fois, la limite de ces raisonnements, c'est que ça suppose une voile en mode passif dans un vent constant... il y a la théorie, et la pratique.
En tout cas la voile devient vite l'élément primordial, et son réglage est primordial en fonction de ce qu'on veut faire (décoller tôt, aller vite).

Un autre truc : je serais bien curieux de voir ce genre de courbes avec pour élément variant le poids sur le foil (surface de foil constant). J'ai mon idée du résultat, mais je laisse les ingénieurs répondre...

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 08:35 
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Et en latéral ?

J'avais posé la question à Kevin Ellway (designer de la AFS R1000). Je poste ici sa réponse:
Citation:
I assume by 'lateral' you are referring to roll? Technically, windfoils are not dynamically stable in roll. But the span of the wing and the sail itself do act to resist roll, so all movement in roll is very damped.
...
span increases roll damping. Winglets are mostly for directional stability. Anhedral decreases roll stability, but is mostly used to reduce the likelihood of wing tip breach of water surface


Traduction:
Je suppose que par "latéral" vous parlez de roulis? Techniquement, les windfoils ne sont pas dynamiquement stables en roulis. Mais l'envergure de l'aile et la voile elle-même agissent pour résister au roulis, de sorte que tout mouvement en roulis est très amorti.
...
L'envergure augmente l'amortissement en Roulis.

Les Winglets sont principalement destinés à la stabilité directionnelle.

Le dièdre négatif diminue la stabilité au roulis, mais est principalement utilisé pour réduire le risque que l'extrémité de l'aile perce la surface de l'eau.

Source: https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=1355582547932081&id=671685749655101&comment_id=1398606043629731

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 11:20 
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Ça me rassure, on m'avait affirmé ici même qu'un simple croquis de 2 minutes montrait que le diedre négatif était gage de stabilité latérale...
Depuis je vivais dans l'angoisse d'avoir loupé un truc vu que ça venait d'un concepteur :o

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 12:02 
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Ouaif... Autant sur le longitudinal je ne vois pas de grâve biais aix analogies avec la écanique du vol des avions, autant sur le roulis je serai circonspect... il y a plein de facteurs qui ne collent pas :
un foil de windfoil est quasiment tout le temps en attaque oblique (aile sous le vent avancée ) au moins en vol stabilisé.
l'axe d'application des forces exercées par le rider coupent le plan de l'aile plutôt sous le vent et celle de la voile plutôt au vent...
Ce sont les essais qui peuvent valider...

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Dernière édition par 6u1d0 le 08 Nov 2019, 17:00, édité 1 fois.

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 12:37 
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Une autre analyse qui va dans le même sens: peu d'effet de la stabilité sur le dièdre inverse, mais plus sur le contrôle du Lacet:
http://kitehydrofoil.com/design.html

Citation:
ANHEDRAL

Anhedral is the curve of the wing downwards. Dihedral is a curve in the opposite direction (upwards) and is normally found on aircraft such as gliders to give them roll stability. With dihedral, if the wing rolls left, there will be more wing area on the left, causing more lift on the left and causing the wing to want to roll back upright. One would think that this is what a hydrofoil should have- roll stability to help keep it upright. Yet, if you look at hydrofoils, almost all of them have anhedral making them even more unstable!

This seemingly contradiction have made me think quite a bit as to why? The amount of roll stability that dihedral would give is quite small compared to the length of the keel with most of the mass so far above. Dihedral would probably not add any noticeable roll stability, and neither would anhedral take away any noticeable roll stability. I used to think that is was mainly for the handling dynamics of roll/yaw interaction, but after making a couple of different wings I think the main reasons for anhedral are:

To allow more room before the wingtips break the water surface when riding upwind (with the board riding at an angle)
and to add vertical wing area to stabilize the yaw axis

I had a foilboard which had a keel of 800mm and a flat wing of close to 600mm. It was very irritating when the wing tip exited the water. It was not much fun to ride in chop conditions. If the wing could have had a bit of anhedral so that the wing tip is 100mm lower, it would have given the same controlling range as having a 100mm longer keel. The shorter a keel can be, the less stiffness it needs so using anhedral as a way of increasing one's control range is a smart idea. This does not mean that flat wings are much inferior, since a shorter flat wing with a longer keel can also give a very nice control range to the rider.

When the foil becomes more streamlined, some vertical wing components are required to give the foil yaw stability and help it stay gliding in a straight line. Using anhedral, especially a sharp curve near the tip of the main wing effectively adds a vertical component of the wing near the front of the foil. But more importantly I think low drag foils also need a vertical wing component near the rear, which can either be incorporated onto the rear wing or consist of a vertical fin in the rear.

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 12:40 
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La question initiale que je m'étais posée était: qu'est-ce qui sur un foil empêche d'aller à la contre-gîte ? Pourquoi certains foils sont vus comme meilleurs que d'autres dans ce domaine (AFS vu comme plus bloqué par exemple)?

Et bien, je ne sais toujours pas. Il semble il n'y avoir que des mécanismes d'amortissement: on devrait pouvoir arriver au même résultat, mais plus ou moins vite.

La souplesse du mât en latéral semble avoir une influence, mais on devrait être au deuxième ordre...

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 13:49 
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Curieux aussi de la réponse.
Un twist du mat pourrait tendre à redresser l'ensemble foil-flotteur sous certaines contraintes ?
Mais je n'y crois pas pour nos systèmes en général.

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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 14:36 
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jmf11 a écrit:
Et en latéral ?

J'avais posé la question à Kevin Ellway (designer de la AFS R1000). Je poste ici sa réponse:
Citation:
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Traduction:
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Source: https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=1355582547932081&id=671685749655101&comment_id=1398606043629731


Mouai, j'ai bien l'impression que certains concepteurs préfèrent entretenir le flou plutôt que de donner les vrais raisons des choix géométriques… Pas glop...

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Spots Gruissan, la Ganguise
Vidéos https://www.youtube.com/user/aeromodm
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 Sujet du message: Re: Et pourquoi ? Est-ce que ? ... Le coin de la physique
MessagePosté: 08 Nov 2019, 16:46 
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aeromod a écrit:
Mouai, j'ai bien l'impression que certains concepteurs préfèrent entretenir le flou plutôt que de donner les vrais raisons des choix géométriques… Pas glop...


On est preneurs pour apprendre ;-)

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