Une nouvelle étude aborde la dynamique de la manœuvre commune et difficile –

Takeing – une manœuvre avait l’habitude de naviguer sur un bateau contre le vent, changeant de direction d’une manière en zigzag – est l’une des manœuvres de voile les plus difficiles mais nécessaires. Bien que le clouage soit courant, le mouvement des voiles et des forces du vent pendant le tour ne sont pas bien compris.

Une nouvelle étude de l’Université de New York et des mathématiciens de l’Université du Michigan aborde ces questions de front.

Il offre une caractérisation détaillée de la façon dont les voiles se comportent au cours d’un large éventail de mouvements de clôture et avec un éventail de types de voile. Ses résultats servent à la fois de cadre pour les conceptions de voile améliorées et une voie pour rendre les voiliers autonomes d’aujourd’hui – vitaux dans la recherche océanographique – plus efficace et fiable lors de la modification de la direction dans des conditions de vent imprévisibles.

“Le clouage est plus qu’un simple tour”, explique Christiana Mavroyiakoumou, instructrice au NYU’s Courant Institute of Mathematical Sciences et auteur principal du journal, qui apparaît dans la revue Fluides d’examen physique.

“Il s’agit d’une manœuvre à enjeux élevés où les performances de voile peuvent faire ou casser une course ou un voyage en navigation en général. En découvrant ce qui détermine un flip réussi et combien de temps cela prend, cette recherche donne aux marins et aux ingénieurs une nouvelle ressource pour maîtriser le vent.”

“Il y a eu beaucoup de travail sur l’optimisation des formes des voiles et des coques des voiliers, mais il reste beaucoup à comprendre sur les interactions de structure fluide lors de manœuvres instables”, ajoute le professeur de l’Université du Michigan, Silas Alben, qui est l’auteur de l’article avec Mavroyiakoumou. “La manœuvre de pliage est un exemple important où la modélisation simplifiée peut nous aider à comprendre la physique de base.”

Les chercheurs ont étudié la dynamique du mouvement de la voile lors d’une manœuvre de clôture: lorsque l’angle d’attaque de voile, ou l’angle entre le vent et la ligne d’accords de voile, est inversé afin de naviguer au vent. Dans une clôture réussie, la voile se retourne pour adopter sa forme d’image miroir tout en étant infructueuse la voile reste coincée dans un état près de sa forme initiale.

Les chercheurs ont utilisé une combinaison de modélisation mathématique et de simulations numériques pour mieux comprendre comment les voiles interagissent avec le vent de fond pendant le clouage, qui a été modélisé en examinant comment une voile se déplace dans le vent et comment le vent change de réponse. Dans l’ensemble, leurs calculs ont révélé ce qui suit:

• Trois facteurs jouent les plus grands rôles pour savoir si le flip se produit du tout: la rigidité d’une voile (ou, à l’inverse, la capacité de s’étendre), sa tension avant de rencontrer le vent et l’angle de voile final par rapport au vent. Plus précisément, un seil moins flexible et donc moins incurvé – ou dévié – dont la tension avant de rencontrer le vent est élevée et qui est inclinée à 20 degrés par rapport au vent après le collage est plus susceptible d’entraîner une réussite.
• La masse de la voile et la vitesse et l’accélération du virage affectent principalement la vitesse à laquelle le retournement se produit.
• Les voiles Slack sont plus difficiles à retourner lors de la clôture.

Les chercheurs ajoutent que, au-delà de la voile compétitive, cette recherche pourrait potentiellement profiter aux véhicules de voile automatisés dans différentes conditions de vent.