Fenêtre de vent maximale

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1 Début d analyse du roulage en char à cerf-volant A - Fonctionnement du Cerf-volant de traction. La traction développée par une voile est en étroite relation avec son profil, sa forme générale mais aussi avec l'écoulement de l'air à laquelle elle est soumise. Des souffleries numériques tels que Xfoils permettent de corréler l'incidence de la voile par rapport au flux d'air et la traction développée par celle ci. Les schémas ci-contre décrivent avec précision les différentes pressions et dépressions perceptibles sur l'intrados et l'extrados de la voile alors qu'elle est placée à deux incidences différentes. Si la somme des forces élémentaires visibles peut se simplifier en un seul vecteur appelé traction vélique, les deux schémas font apparaître qu'une incidence de voile de 10 engendre une réorientation de cette traction tout en l'augmentant considérablement. 0 d'incidence 10 d'incidence B- La voile et ses espaces d'évolution. Une fenêtre de vent à géométrie variable. Accrochée à ses lignes, l'aile peut se déplacer à la surface d'un quart de sphère à partir du moment où elle est sollicitée par un vent suffisant. Cette surface appelée fenêtre de vent évolue en fonction de la performance de la voile et/ou de l'intensité du vent à laquelle elle est soumise. Si un vent trop faible et/ou un profil peu performant ont tendance à réduire cette fenêtre de vent tant latéralement que verticalement, un déplacement rapide de la voile dans cet espace a pour conséquence d augmenter l'écoulement de l'air sur son profil et de l agrandir. Fenêtre de vent maximale Fenêtre de vent réduite Les schémas ci-contre indiquent les projections de la fenêtre de vent perçues par un pilote immobile. Les zones grisées représentent les parties des fenêtres de vent ou

2 l'incidence de la voile sera positive. Ces zones que nous nommerons "zone de performance" décriront l'espace dans lequel le pilote devra placer sa voile afin d'en obtenir le meilleur rendement. C - Un ensemble de forces à maîtriser. Les forces en présence et leur décomposition lors du roulage en char à cerf-volant. La décomposition de la traction vélique en forces élémentaires est importante pour bien comprendre le fonctionnement de l'engin (buggy et voile). Cette analyse s effectue dans notre cas selon des plans horizontaux et verticaux. La voile est ici pilotée d un buggy. La traction vélique est décomposée en CAA deux forces élémentaires. La première sera orientée dans l'axe de CAD déplacement et sera nommée CD "composante d'avancement" (CA). La seconde, perpendiculaire à la première sera nommée "composante de dérive" CA (CD). Ces forces élémentaires trouveront leurs opposées au niveau du buggy au travers d'une composante "anti-dérive" (CAD) et d'une composante "anti-avancement" (CAA) afin d'équilibrer la structure "buggy-voile" Nous noterons que si la force "anti-dérive" est supérieure à la force de dérive, le buggy aura des difficultés à suivre un cap sans déraper. Aussi si la force "anti-avancement" est égale à la force "d'avancement", le buggy restera immobile. Vu sous un autre angle, la traction vélique peut se décomposer sous la forme de deux autres forces élémentaires. La composante horizontale (CH) aura tendance à faire dériver le buggy, alors que la composante verticale (CV) aura tendance à l'alléger. CV CH

3 L intégration de l ensemble de ces composantes va permettre au pilote d optimiser son roulage sous certaines allures, notamment pour mieux gérer son gain au vent lors des allures proches du vent ou pour améliorer son gain sous le vent lors des allures portantes. Aussi concrètement, lors de surventes et lors d'un roulage au près, toute remontée de la voile au zénith va alléger l'engin et lui fera perdre son gain au vent. A contrario, toute remontée de la voile, lors de surventes sous des allures portantes aura tendance à augmenter le gain sous le vent et ne sera pas forcement à proscrire. D - Evolution des vents et allures de roulage en char à cerf-volant. De quels vents parlons-nous? Les débutants ont parfois des difficultés à identifier la direction du vent lors de roulages en char à cerf volant. En effet, le vent qui est perçu sur un buggy lorsqu'il est en mouvement n'est pas identique en force et en direction à celui que le pilote perçoit à l'arrêt lorsqu'il fait décoller sa voile. Pour clarifier ces notions, nous mettrons en avant "différents" vents : Le vent réel () est le vent perçu à l'arrêt. Le vent vitesse () est le vent créé par le déplacement du buggy. Il est proportionnel et opposé à son déplacement. Le vent apparent () correspond à l'addition du vent réel et du vent vitesse. E - Evolutions de la fenêtre de vent et des forces en présence en fonction de l'allure. Pour mieux comprendre les différentes réorganisations des forces en présence et l influence qu elles ont sur le roulage, nous proposons de les identifier concrètement au travers d un buggy qui effectue le parcours suivant : A1 A2 A4 A3 Vent C1 C2 A1 Départ vent arrière. A2 Roulage vent arrière. A3 Lof, roulage au largue. A4 Empannage. B1 Roulage vent de travers. C1 Remontée au vent. C2 Virement de bord. A4 C1 B1

4 Explication et construction des schémas Sur les schémas ci-dessous sont représentés les vents et leur évolution en fonction des allures adoptées. Les fenêtres de vent correspondantes sont orientées perpendiculairement au vent apparent (). Leur taille sera en relation avec l importance de ce même vent. Il est à noter qu'il n'est pas tenu compte ici des diverses rotations ou oscillations de la voile provoquées par le pilote qui auront pour conséquence d'agrandir la fenêtre de vent. Vue Arrière Projection ou maître couple de la fenêtre de vent et de la zone de performance. Ce schéma montre la partie de la fenêtre de vent potentiellement utilisable par le pilote, c est-à-dire en avant de sa ligne d épaule (vue de dos). Vue de dessus Fenêtre de vent voile A1 Le départ en vent arrière Cette situation développée dans la progression pédagogique du " char session n 1 " fait apparaître un certain nombre de problèmes. Partant d une situation statique, le pilote a devant lui une fenêtre de vent maximale dans la mesure ou le cerf-volant est en mouvement ou que le vent réel est de bonne intensité. La zone d efficacité de la voile est clairement perceptible par le pilote et ce dernier n a aucune difficulté à la ralentir et à la maintenir en bordure de fenêtre. En ce déplaçant sur cette allure, le char va créer son propre vent (). Ce dernier, opposé en direction au vent réel, réduit le vent perçu par le pilote lors de son déplacement (). A2 L alternative est donc de faire "travailler" son cerf-volant pour tenter de conserver une fenêtre de vent optimale. Cependant, cet exercice sera de courte

5 durée car le buggy sera amené à rouler à la vitesse du vent et le vent apparent s'annulera. La voile, non tenue, tombera irrémédiablement au sol. Cette allure de roulage étant peu efficace pour réaliser de grandes descentes "vent arrière ", le pilote a deux alternatives pour réaliser son parcours. La première solution envisagée est de ralentir le buggy en le freinant grâce à un appui pédestre. Un ralentissement du buggy a tendance à provoquer une augmentation du vent apparent perçu par le pilote (et la voile). La voile décroche moins et profite d une petite fenêtre de vent pour évoluer. Il reste évident que cette solution est peu sécuritaire et surtout peu efficace pour réaliser un parcours avec une vitesse importante. A3 La seconde solution mise en place consiste à lofer légèrement de façon à reconstruire une fenêtre de vent. Cette nouvelle allure proche du largue va permettre au pilote de bénéficier d un vent apparent plus important que précédemment au travers d une plus grande fenêtre de vent. Pour gagner en vitesse sous cette allure, le pilote a désormais plus de facilité pour faire "travailler" sa voile (oscillations verticales) en avant de sa ligne d épaule. A4 Empannage largue-largue L objectif est ici de changer d amure avec un maximum d efficacité. Le pilote a pour contrainte de conserver de la tension dans les lignes qui tiennent la voile alors que son allure s oriente momentanément vers le vent arrière. Une augmentation et une réorganisation de la fenêtre d évolution de la voile est recherchée par un léger lof. Le buggy ralenti (dérapage-frein) 1et l addition du vent réel et du vent vitesse laisse apparaître un vent apparent plus conséquent. La voile peut être envoyée près de la bordure de fenêtre 2 afin de se retrouver en bonne position après de l empannage du buggy 3. Une rotation de la voile, avant ou pendant cette manœuvre, aura tendance à augmenter la tension dans les lignes et "tracter" le buggy.

6 1 2 3 L empannage réalisé ci dessus se caractérise par un ralentissement momentané du buggy. Cependant en course, l objectif est de conserver un maximum de vitesse lors de cette manœuvre. A haut niveau, et à grande vitesse, le vent vitesse sera bien supérieur au vent réel et l empannage sera réalisé face au vent apparent. Le pilote effectuera donc un virement dans lequel il fera basculer sa voile d un côté à l autre de sa fenêtre de vent en la faisant passer par le zénith (cf. virement de bord - C2) Empannage à haute vitesse. B1 Roulage travers au vent

7 C1 Vers le près serré V Le roulage à cette allure se caractérise par une augmentation du vent apparent et donc une "pleine" fenêtre de vent. Cependant la partie utilisable de cette dernière reste relativement restreinte. En effet, seule la partie en avant de la ligne d'épaule du pilote est utilisable et ce dernier devra la faire évoluer à faible altitude afin de bénéficier au maximum d'une composante d'avancement bien orientée tout en minimisant l'allègement de l'engin. (cf. chapitre : un ensemble de force à maîtriser). C2 Analyse du virement de bord Réduction de la fenêtre de vent si vent apparent ( insuffisant) Le virement de bord consiste à changer d'amure en franchissant le lit du vent avec un gain maximum. Le pilote devra donc débuter sa manœuvre avec une vitesse suffisante 1 dans le but de construire une fenêtre de vent maximale. Celle-ci aura sa bordure et son zénith au dessus de la ligne d'épaule du pilote et la voile pourra changer d'amure sans développer de traction 2. Cet exercice sera d'autant plus compliqué que la vitesse de roulage du char sera réduite ( faible) et que la fenêtre de vent construire ne sera pas suffisante (cf. schéma 2). Un vent régulier, une voile performante sont recommandés et un relâchement des freins est indispensable afin de pas amener la voile en arrière du pilote lors du déplacement de la voile d'une amure à l'autre.