Des nouvelles de Grand Pha

[Nrs]

Bertrand Fercot débute ses navigations et a rencontré un problème de structure sur ses Soft Wings

Détails et photos ici :

http://maheyo.free.fr/spip.php?article70

[Laurent]

J'ai en préparation une présentation des voilures de Pha, et Grand Pha.
Avec l'aile de Matin Bleu, ce sont quand même les deux profils épais français, de fabrication amateur, dédiés à la croisière, à avoir taillé la route

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Que toutes ces lattes se soient cassées n'est pas normal, ou plutôt c'est normal si l'on se range du coté d'une explication possible

soit il y a un très mauvais choix d'essence de bois à l'origine. Le lattage de l'aile Omer est nettement plus fin et apparemment c'est au point.
Soit il faudrait tout revoir d'un point de vue structurelle. Au risque de déplaire, je dirais que ces lattes seraient très mal pensées.
Il semblerait que la rupture est eu lieu vers l'arrière des lattes, or il s'avère que cette zone mérite d'être renforcée.
Il suffit simplement de s'inspirer de ce qui existe déjà : les ailes rigides actuelles avec leur expérience forte de bientôt 40 ans !
Elles sont toutes fabriquées suivant le même principe, avec quelques variantes.




Bon je sais, la critique est aisée, la pratique beaucoup moins…
Si Bernard tu passes par là, ne t'offusques pas, ce que tu fais est passionnant !
Et on a besoin d'éclaireurs aux avant-postes comme toi !

[Laurent]

je sais que ce n'est pas le bois le plus léger qui soit, mais j'aurais tendance à préférer le frêne, un bois d'un rapport souplesse/résistance vraiment excellent. Son utilisation en membrure ployée est un exemple très parlant.
Pour casser une latte en frêne, il faut vraiment lui appliquer une courbure et donc une poussée importante.

[Bertrand]

Bonjour

Voici plus d'un an que Grand PHA a été mis à l'eau (Septembre 2012) après une trop longue gestation (mise en chantier à l'été 1999 avec une parenthèse de presque 5 ans pour cause travail en Martinique qui a permis notamment de construire et de tester sur un Tiki30 un gréement libre Swing Wing rig implanté sur chaque coque et de le ramener en Bretagne en 29 jours).

J'avais hâte de terminer cette construction et la fabrication des wishbones en a souffert. Les plans du gréement indiquant une section en alu de 25mm identique à ceux du Tiki30!!, j'ai légèrement surdimensionné les sections, mais pas assez, d'autant que j'avais considérablement augmenté la courbure : un arc de 90° pour les plus grands wishbones qui étaient constitués de 2 wishbones de 3m accouplés avec une latte de bois dur renforcée verre-époxy qui devait faire fusible en cas d'efforts trop important. En fait j'ai été très étonné de constater qu'aucune de ces jonctions n'ait cassé. La casse a eu lieu à la fin de chaque wishbone avant, juste devant la zone de jonction qui était renforcée.
Ce sont les wishbones de la voile (au vent) bâbord qui ont cassés en premier alors que la voile était perpendiculaire à l'axe de la coque avec une incidence nulle avec un vent de 20kts et rafales à 25kts. Ce qui montre qu'un tel profil lenticulaire très prononcé (la déviation du vent dans les premiers panneaux était de 90°) génère une force vélique énorme (d'après le simulateur de la NASA (http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil3.html) trois fois supérieur à une voile très plate ayant 10° d'incidence. La voile tribord qui était en partie déventée a brisée également ses wishbones juste après que nous ayons affalé la voile bâbord.

Ayant pris conscience que de telles voiles sans wishbones deviennent quasiment inutilisables, pour la grande croisière j'ai décidé de supprimer le système de creux réversible et de faire faire des wishbones d'une seule pièce donc très solides car sans articulations (peut-être que dans quelques mois ou années je reprendrai mes expérimentations avec moins d'angle de déviation.

En avril dernier depuis la rade de Brest nous avons enfin débuté notre grande balade par un galop d'essai jusqu'à l'île de Wight, puis début mai nous avons rejoint Bayona en Espagne puis Culatra au Portugal et avons passé l'été et le début de l’automne aux Canaries. Ensuite en novembre en 19 jours nous avons rejoint St Martin puis poursuivi jusqu'au nord des Bahamas où nous sommes mouillés près de Green Turtle cay à Abaco en naviguant dans de splendides eaux cristallines de faible profondeur parsemées d'une infinité de mouillages possibles .
Rien n'a cassé, le seul problème est l'usure du au raguage des wishbones sur les mâts et des balancines ou des lazzy jack sur les voiles que je m'efforce de minimiser au maximum.

Ça marche très fort au portant et bien souvent au delà de 20kts de vents l'on se contente que d'une seule voile (celle au vent qui se place entre les 2 mâts) ce qui évite notamment de surfer trop vite sur les vagues à plus de 16kts (ce qui parfois permet à l'hélice fixe embrayée en marche arrière d'entrainer à grande vitesse le moteur!!!!).
Au vent de travers les 2 voiles ne portent bien que si la voile au vent est ouverte au maximum, sinon dès que le vent forci l'on affale la voile sous le vent.
Ce qui est étonnant c'est qu'aux allures de près ou plus précisément de faible incidences ( du travers au près) la voile s'oriente d'elle même au bon angle sans qu'il n'y ait de tension sur les écoutes. Il suffit de simplement reprendre le mou avec une très légère tension .
Par rapport à une voile classique les voiles sont toujours beaucoup plus ouvertes à toutes les allures.

Cette voile se rapproche du gréement Gallant , mais garde les avantages des voiles de jonque avec ses écoutes qui relient toutes les extrémités des wishbones ce qui simplifie les réduction ou augmentation de voilure et évite un dévers trop important dans les hauts.
Contrairement au bord d'attaque ouvert du gréement Gallant, celui ci est fermé évitant que la zone de très basse pression créée par le contournement du vent autour du guindant ne soit détruite par l'air à pression ambiante venant de l'intérieur de l'aile.
Et au portant l'effort des écoutes est réparti sur l'ensemble des extrémités des wishbones et non concentré sur l'extrémité du premier wishbone.

Par rapport aux premiers essais avec les doubles wishbones articulés, il est certain que par petit temps l'on se traine car les voiles développent beaucoup moins de puissance. Mais au moins je peux traverser les océans l'esprit tranquille sans risquer de casser des wishbones.

Voici quelques photos qui viennent d'être prises ces derniers jours aux Bahamas :









Bertrand

[Laurent]

Bonjour Bertrand,

c'est avec infiniment de plaisir que nous t'accueillons dans ce forum !
j'espère que Guy de Matin Bleu s'arrêtera un jour aussi par ici.
Vous êtes les deux français à avoir poursuivi votre chemin dans le profil épais de croisière, vos expériences sont donc capitales pour tous ceux qui se lanceront sur cette voie.

D'emblée, j'ai plusieurs avis/questions à te poser :

- la casse rencontrée au niveau des jonctions des nervures/wishbones prouvent à quel point l'adjonction d'un volet arrière, sur une aile souple de croisière, pose problème tellement les efforts rencontrés peuvent s'avérer énorme. Je pense depuis le début de mes réflexions que c'est ici que ce joue la viabilité d'une aile à volet arrière.

-Pourquoi n'as tu pas choisi de revenir sur le choix adopté sur Pha (le Tiki wharram d'avant, pour ceux qui ne connaissent pas), à savoir très proche du Swing rig où le volet arrière est un profil plat ?

- David Tyler, après avoir navigué avec un gréement Swingrig est revenu à la voile de jonque.
Toi et Marie-Hélène, vous continuez de suivre la chemin du profil épais.
Les avantages de cette voilure vous semble toujours suffisants pour préférer ce choix ?


Laurent

[Bertrand]

Bonjour Laurent

Merci pour ton message.

Certes un système de voilure à profil épais comme le Swing Wing rig génère des efforts importants. Avec notre ancien Tiki30 PHA nous n'avons jamais rien cassé. La seule casse s'est produite non à cause du vent mais en raison de forts remous en surface qui ont eu pour effet alors que le vent était quasiment nul de secouer brutalement le bateau verticalement et une jonction de wishbones avait alors cassé (il s'agissait de la dernière version d'essais avec des double wishbones pour augmenter le creux).
Donc avec des wishbones bien dimensionnés et renforcés avec des fibres/époxy là où il le faut je pense que ça aurait tenu. Mais bien sûr un wishbone d'une seule pièce sera toujours plus solide.

Comme la formule de la latte arrière remplacée par un wishbone fonctionnait très bien sur PHA j'avais décidé de l'utiliser d’emblée sur Grand PHA.

Quant à David Tyller il est toujours aussi convaincu des avantages d'une double voile et en fait s'il est revenu sur un gréement de jonque plus classique c'est avant tout pour une raison financière. Ses voiles étaient cuites et faute de moyens financiers suffisants il a préféré se refaire rapidement une voile simple , mais je l'ai rencontré fin avril en GB à l'assemblée générale de la Junk Rig Association et il m'a confirmé qu'il était toujours passionné par les profils épais réversibles.

Bertrand

[Bertrand]

Bonjour

Grand Pha a maintenant effectué plus de 12000NM depuis sa mise à l'eau en septembre 2012.

Depuis notre départ d'Abaco (nord Bahamas) fin janvier 2014 la majorité des allures ont été plus près du vent de travers que du portant et nous avons même du gagner 600NM contre un vent faible et variable de Panama jusqu’à dépasser la ligne de l'équateur avant de pouvoir faire une route directe sur les Marquises.

Entre Haiti et les San Blas (Rep de Panama) un wishbone de de la voile bâbord s'est cassé juste après la soudure de l'entretoise près du mât! Tout en naviguant nous avons réussi à démonter ce wishbone afin qu'il ne déchire par la voile. Et nous avons contionuer à naviguer avec toute la voile sans ce wishbone.

Aux San Blas l'équipage sympa d'un grand cata Wharram Pahi63 "Moana" nous a donné un bout de tube d'inox de 22mm qui m'a permis de manchonner les parties cassées en collant le manchon à l'époxy. En vérifiant l'autre gréement, l'équivalent du même wishbone avait une fissure au même endroit que j'ai aussitôt manchonné.
Le pro blême est que les wishbones étant centrés sur le mât, les voiles ne touchent pas les mâts et tout l'effort de propulsion est transmis au mât via les wishbones répartis tous les 1.50m ( sauf aux allures portantes où une grande partie de la poussée de la voile est supportée par les écoutes.
Pour y remédier, j'ai démonter tous les wishbones pour couper les tubes de centrages et donc maintenant la voile s'appuie sur tout le long du mât, mais malgré tout aux allures de près jusqu'au vent de travers c'est la partie de la voile sous le vent qui travaille le plus en transmettant la majorité de la poussée vélique via les wishbone sur le mât.

Afin d'obtenir une tension sur les écoutes et pouvoir ainsi réduire encore plus l'angle d'attaque, je vais essayer de rapprocher le guindant du mât avec des bouts à chaque wishbone en espérant que la voile ne se coincera pas pour l'affaler on la hisser.
La nouvelle voile de David Tyler aura également le guindant très proche du mât et si un jour je retaille une nouvelle voile, elle sera proche de la sienne.


Lorsque nous naviguons au vent de travers je laisse les voiles s'ouvrir au maximum puis je reprend légèrement les écoutes pour limiter les oscillations. C'est l'allure la plus pénible en catamaran car les vagues arrivant par le travers font dandiner assez sèchement le cata et du même coup le gréement.

Au près si le vent apparent est d'au moins 15 à 20kts le gréement est bien appuyé et ne souffre pas, par contre en dessous les vagues génèrent du ragage entre les wishbones et les mâts.
Durant la très longue séquence de remonter au vent jusqu'à l’équateur nous virions dès que l'autre bord était plus favorable pour gagner en latitude sud en fonction des variations du vent ou du courant et j'ai finalement trouvé comment virer sans refus sans l'aide d'un moteur électrique : je tourne la barre et la bloque puis je repousse la voile sous le vent pour l'obligé à changer d'amure. Sinon elle continue à prendre le vent en empêchant la rotation des étraves.
Avec les wishbones articulés je n'avais pas ce problème. Même au mouillage les voiles refusent de rester dans le lit du vent car tôt ou tard le vent va légèrement tourné créant une dissymétrie du profil amenant la voile à prendre automatiquement un angle d'incidence et à faire avancer le cata.

Ce gréement est plein de surprise mais il a toujours l'avantage des gréements de jonque par sa facilité a réduire de la toile et accepte s'il le faut a continuer à porter à 25° du vent apparent en configuration voile+moteur.

Nous sommes actuellement aux Tuamotus sur un petit motu de l’atoll d'Apataki pour contrôle de la carène.
Vous pouvez suivre notre position + commentaires avec ce lien : http://blog.mailasail.com/grandpha .

Bertrand

[Pollen]

Bonjour Bertrand,

Merci pour cette article plein de précieux enseignements...

La soudure fait perdre à l'alu une grande partie de ses propriétés mécaniques (Au moins 30%). Les profilés en alu sont écrouis (durcis) du fait de leur mode de fabrication. Lorsqu'on les soude, la chaleur adoucit (ramollit) le métal au voisinage de la soudure et créent un point de faiblesse. Penses-tu que dans ton cas, c'est ce qu'il s'est passé ?

Si j'ai bien compris, à refaire, tu te dirigerais vers un gréement SwingWing avec wishbone et latte articulée ?
Et la voile serait reculée au maximum sur le mât ? Exactement comme sur le dessin de Tyler ci joint ?

[Eric]

Bonsoir
J'ai recherché sur le web mais je n'ai pas réussi à trouver des photos des nervures alu cassées de Grand Pha.
Cela pourrait être intéressant pour essayer de comprendre pourquoi la même nervure (même hauteur) présente la même faiblesse sur chaque aile.
Cela pourrait être un problème d'effort (dépassement de la limite élastique) ou un problème de vibration (couplage aéro-mécanique à certaines allures et force de vent par exemple).
Eric

[Bertrand]

Bonjour Pollen
Oiui j'espère revenir à un Swing Wing Rig amélioré comme l'a fait David Tyler. Il vient de terminer le sien et semble satisfait des performances. Il a fait tous ses wishbones en carbone permettant d'alléger considérablement ses voiles.

Bonjour Eric
Il s'agit du cinquième wishbone en partant du bas et le dernier a avoir deux guides de centrage pour le mât car ensuite la largeur diminuant suffisamment il n'y a plus de guides ce qui fait que ce wishbone prend plus d'efforts.
Pour y remédier et faire en sorte qu'il n' ait plus de différence, j'ai ôté tous les guides permettant à la voile de toucher tout le long du mâte.
Voici une photo du wishbone cassé :

Préparation du manchonnage

m_IMG_4551.jpg (73.91 Kio) Vu 53945 fois

Bertrand

[Pollen]

Bonjour Bertrand,

J'étais déjà au courant concernant la nouvelle voile de Tyler... Je suis passé sur la site de la JRA quelques heures avant toi

Malgré la rupture de ton wishbone, je pense que l'aluminium reste un excellent matériau pour les construire mais il faut absolument éviter les soudures dans les zones fortement sollicitées... et privilégier le collage et/ou le rivetage, boulonnage.
Le carbone reste évidemment le matériau idéal offrant des possibilités de réparation aisée même sous les cocotiers... grrrrr.... je t'envie...

Bonne mise au sec...
Belles navigations,

Guy B.

[Laurent]

Quelque chose m'échappe dans ce choix de diminuer la compensation de l'aile en la reculant vers l'arrière.
L'aile réagit elle moins bien à ce point, avec une compensation ?
Il me semblait justement que d'avoir moins de tension sur l'écoute était une avancée parmi les plus intéressantes.

[Pollen]

Laurent,

Il semblerait que plus la voile avance par rapport au mât, plus il est difficile de creuser la voile dans le petit temps....
Sur les softwing de Tyler version ketch, Tyler avait disposé sa gd voile à 15 ou 18 % de la corde. Il disait qu'il ne fallait pas dépasser 20%. ( Sur l'artimon, la voile était reculée au maximum pour masquer le moins possible la Gd voile au plein vent arrière.)
Assurément, cela accroit les efforts sur l'écoute et rend les empennages probablement plus délicats. Mais est-ce véritablement un problème ?

Je pense également que cela est avantageux d'un point de vue mécanique. En reculant au maximum les wishbones, ils subissent les plus grosses contraintes au niveau de leur nez, là où il est le plus facile de leur donner la solidité nécessaire (cfr la rupture de wishbone de Bertrand)

Sur Matin Bleue, c'est le balestron et le mât rotatif qui aident à retenir le wishbone au bon angle d'incidence et permet à l'écoute de creuser la voile sans entraîner la partie avant de la voile à un angle d'incidence trop important. Cette disposition amène, je le pense, une concentration des contraintes au niveau du balestron et une nécessité de développer des forces importantes pour maintenir un creux dans le haut de la voile. Nous sommes bien dans une logique de Marconi...

[Laurent]

J'attends d'avoir essayé l'aile de Guy Beaup avant de la juger tel que tu le fais.
À mon avis, c'est surtout le mât qui est plus sollicité, mais ce n'est pas un problème à partir du moment où l'échantillonnage est bien pensé.
Pour le reste, je continue de penser que la répartition des efforts serait bien moins condensée que sur un Marconi/bermudien, de part la structure de l'aile.
Si je ne m'abuse, le passage d'amure babord/tribord ne se fait pas par rotation commandée du mât mais c'est l'aile elle même qui actionne la rotation.

Il semblerait que plus la voile avance par rapport au mât, plus il est difficile de creuser la voile dans le petit temps....

Voilà un argument qui me semble en défaveur de l'aile-jonque.

Le tableau doit se nuancer.
j'ai testé la voile de jonque, ce n'est pas aussi épatant que ce que les jonquistes prétendent.
Et je pense que les ailes Guy Beaup/sofwing/Omer, sont bien moins sujettes aux concentrations d'efforts.
En tout cas, dans une mesure qui deviendrait nettement plus acceptable.


il serait temps d'arrêter de mettre en vis à vis de l'aile-jonque, uniquement l'aile de Guy Beaup.
Une aile comme celle que développe en ce moment même, Alain Oriot, et dont je partage quasiment tous les points de vues, apporte d'autres solutions. Avec toujours le souci de la simplicité maximale.
http://www.voiles-alternatives.com/viewtopic.php?f=3&t=136

[Pollen]

"J'attends d'avoir essayé l'aile de Guy Beaup avant de la juger tel que tu le fais."

Mais je ne juge pas l'aile de Guy Beaup... Ce qu'il a conçu est remarquable !
Je compare simplement... Et tente d'expliquer pourquoi l'aile de Guy Beaup ou du Sense ont 20% de compensation et pourquoi ça fonctionne alors que cela n'est pas concluant sur l'aile de Tyler.

Quand je dis que la voile de Guy Beaup est dans une logique de Marconi, je n'y mets rien de péjoratif.

[Bertrand]

Bonjour

Dans mon cas la compensation empêche la voile de se mettre dans le lit du vent, ce qui peut être dangereux : en atteignant le sud de Lanzarote aux Canaries Grand PHA était au près bon plein sous voile tribord seule et brusquement le vent est passé de moins de 20kts à plus de 35kts et bien que j'ai complètement libérée l'écoute la voile continuait à porter en nous poussant à plus de 8kts. D'autre part je ne peux pas atteindre une incidence plus petite car la voile se cale d'elle même.

Lorsque le régime du vent autour des voiles est majoritairement laminaire (du près au vent de travers) seul le 1/3 de la surface de la voile génère une zone de basse pression sur la partie avant : environ 18m² sur 55m²!!! et dans mon cas le centre vélique est alors un poil en avant du mât .
Lorsqu'il est turbulent : du vent de travers au vent arrière toute la voile est active et le centre de poussé recule franchement en arrière jusqu'au centre de la surface de voilure, répartissant ainsi la poussée vélique entre le mât et les écoutes. A mes yeux l'un des avantages du gréement de jonque est d'avoir toutes les extrémités de lattes reliées au système d'écoute répartissant l'effort sur plusieurs points d'attaches et non concentré sur l'extrémité du wishbone de base comme sur le gréement Galant.

Seuls les 2 premiers mètres génèrent une zone de basse pression sur l'extrados

Grand PHA Vue de l'iextrados.jpg (25.55 Kio) Vu 53907 fois

Les 2 côtés du bord de fuite sont pincés par une zone de plus haute pression

Grand PHA Vue de l'intérieur des voiles vers le bord de fuite.jpg (33.66 Kio) Vu 53907 fois

Grand PHA Vue de l'intérieur des voiles en arrière du mat.jpg (39.77 Kio) Vu 53907 fois

Grand PHA Vue de l'intérieur des voiles en avant du mat.jpg (35.91 Kio) Vu 53907 fois

Grand PHA Vue du guindant.jpg (29.33 Kio) Vu 53907 fois

Bertrand

[Pollen]

Bonjour Bertrand,

Ce que tu nous apprend ici est capital ! Merci !

En ce qui me concerne, j'en retiens qu'il est nécessaire de faire en sorte que ce "capricieux" centre de pression se trouve toujours derrière le mât et que le seul moyen de s'en assurer est de limiter la compensation à sa plus simple expression, du moins aux allures laminaires.
Un erseau de réglage de guindant ( Luff hauling parel), du toute façon nécessaire, permettrait néanmoins de basculer la voile aux allures portantes afin d'équilibrer le bateau (monocoque).

David Tyler soulignait, en parlant de sa wing sail précédente, l'importance de maintenir bien en forme le nez de la voile et c'est pour cela qu'il avait ajouter ses "winglets". La proximité du mât pourrait permette un système capable de soutenir parfaitement ce nez...

Guy Bartholomé

[Laurent]

Voilà qui interpelle.
Pourquoi cette problématique ne semble pas présente au sein des autres ailes souples (Softwing, Omer, Matinbleu), et des ailes rigides (également compensées) ?

[Eric]

Bonsoir
Il semblerait qu'avec la souplesse de la voile, à des incidences faibles, le profil de l'aile de Grand Pha soit auto-stable .
Les profils auto-stables sont des profils en S qui ont été utilisés sur les planeurs "aile volante" de ma jeunesse.

Pour plus de détail et un peu d'aérodynamisme aller voir le site :
http://www.nurflugel.com/Nurflugel/Fauvel/technic.htm
Eric