Mini 650 2016

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Mini 650 2016

Dessin carène et optimisation CFD

Introduction

L’objectif de ce document est de présenter brièvement l’étude effectuée pour dessiner la carène du

mini Lombard 2016 baptisé « 950 » dans la suite.

Les carènes sont testées en bassin numérique « nues », sans appendices ; toutes avec les mêmes

déplacements, centrages, hauteur de centre de voilure, etc. Les valeurs choisies pour ces variables

dépendent des allures et sont choisies grâce à l’expérience des précédents prototypes minis. Dans les

cas incertains ou pour lesquels la nouveauté de la carène peut remettre en question les valeurs

optimales, plusieurs cas ont été testés (centrage longitudinal notamment). Dans la suite, seules les

valeurs optimales sont présentées. De même, parmis les 10 nouvelles carènes étudiées en simulation

numériques, seules 3 sont présentées ici en plus du 800 qui sert de référence.

Parmis ces 10 nouvelles carènes, 4 scows et 6 pointus ont été dessinés, avec différentes

combinaisons de ligne de quille, élancements avant, largeur de flottaison, formes d’étrave, etc. Deux

scows sont présentés : un scow a faible surface mouillée et forte longueur de flottaison et un scow

plus extrême, qui s’est avéré être le plus performant sur l’ensemble des cas étudiés. Seul le meilleur

des pointus est présenté, il est le résultat du travail d’optimisation. L’intention étant de se

rapprocher de la raideur à la gite d’un scow « puissant » pour les allures de bon plein notamment

tout en essayant de minimiser la trainée aux gites faibles pour les vitesses habituelles de descente

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(entre 8 et 14 nds). La sensibilité au centrage des poids, notamment centrage trop avant a été

étudiée de manière à simuler le cas de rattrapage de vague à haute vitesse avec potentiel planté. Les

carènes présentant une trop grosse augmentation de trainée dans cette situation ont été écartées.

Carènes testées

Scow AP1 : Surface mouillée limitée et longueur de flottaison importante pour un scow (style 888)

Scow AP3 – Pas d’inversion de ligne de quille –Sections très plates, notamment devant (proche 900-

Arkema à mon avis). Scow référence de l’étude

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800 : Pointu « référence » de l’étude

950 : Ligne de quille inversée, sections très plates, creux minimal, élancement avant

Résultats Les calculs ont été réalisés sans plans porteurs, au déplacement départ transat, avec un centre de

voilure correspondant à l’allure la plus probable pour le couple gite / vitesse considéré. Seuls les

résultats correspondant au meilleur centrage longitudinal sont présentés.

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Trainée à plat

Les courbes représentent la trainée (ou la poussée nécessaire en Newtons) de la carène nue en

fonction de la vitesse d’avance. Les résultats sont présentés en deux graphs pour plus de lisibilité.

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On retrouve ce qui est observé sur le circuit actuel, 800 est très à l’aise sous 9 nds de vitesse, se

rapproche des scows vers 10 nds et devient moins bon qu’un bon scow à haute vitesse. Cela est dû

notamment à son important rocker qui le fait cabrer fortement lorsqu’il accélère (voir graph ci-

dessous). 865, « Maximum » est à priori entre Scow Ap1 (style 888) et Scow AP3 (style 900).

Scow AP1 est légèrement meilleur que scow AP3 jusqu’à 6 nds mais la différence est faible et la

tendance s’inverse dès 7 nds.

Les écarts de trainée peuvent aussi être représentés en écart de vitesse à poussée égale (une fois

prises en compte des trainées additionnelles commune des appendices). Ci-dessous les vitesses

respectives du 950 et du Scow AP3 pour différentes valeurs de poussée vélique :

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Cela peut se traduire par un déficit de vitesse du Scow AP3 sur 950 :

Etude à gite 15

Stabilité

Le graph ci-dessous résume les écarts de redressement des différents bateaux (716 a été ajouté

d’une précédente étude). Le redressement représenté considère le matoss au vent et la quille du 800

basculée de 38 degrés.

On voit que l’écart de redressement entre 950 et Scow AP3 est toujours inférieur à 5%, là ou 716 et

800 affichent des écarts respectifs de 25% et 18% avec le scow le plus raide. On voit également que

950 est plus raide que le Scow AP1 à toutes les vitesses. Scow = plus raide n’est donc pas

systématique.

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Trainée à gite 15

Les résultats sont présentés en deux graphs pour plus de lisibilité.

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Sur eau plate et gité de 15 degrés, les trainées de 950 et Scow AP3 sont très proches, avec un léger

avantage pour 950 au-dessus de 10 nds. Il est probable que face au clapot, 950 soit moins gêné qu’un

Scow de part la surface de slamming nettement plus faible à l’avant. De plus, cette étude a été

effectuée à déplacements égaux pour toutes les plateformes, ce qui est légèrement à l’avantage du

Scow qui a en réalité une plus grande surface développée de carène.

Conclusion La capacité de 950 à présenter une très faible trainée aux gites inférieures à 5 degrés dans le range

8/14 nds de vitesse bateau semble déterminante étant donné le parcours portant de la transat. A

poussée vélique égale, l’écart de vitesse de presque 1 nœud aux alentours de 12 nds de vitesse

semble valoir largement le déficit de raideur de l’ordre de 5% à la gite.

Plusieurs valeurs de gite ont été testées pour minimiser la trainée des scows, mais sans amélioration

nette, l’écart avec les valeurs de 950 à plat gite reste important.

L’utilisation de foil aux allures rapides de stabilité s’accompagnera d’un déjaugeage de la partie avant

(voir plus) et tendra donc à niveler les performances des carènes et donc à réduire le faible avantage

que présente Scow AP3 sur 950 à gite 15 (même trainée, 5% de plus de stab).