Escale 3 : A quoi servent les penons ?
Les écoulements (X)
Les écoulements correspondent au passage du fluide vent sur les voiles. Cet écoulement du fluide peut être laminaire ou tourbillonnaire.
- Les écoulements laminaires : les molécules d’air ne sont pas perturbées. Elles s’écoulent bien droite.
- Les écoulements tourbillonnaires: l’angle fluide-plan est de 90°, l’écoulement est tourbillonnaire. Les filets d’air ne sont plus parallèles.
A partir de l’angle d’incidence optimal (entre 15° et 23°) et jusqu’à 90° (entre le fluide et le plan) il y a petit à petit une transition progressive entre l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent ou tourbillonnaire.
- Sur le dessin numéro 1, il y a un écoulement laminaire avec un angle d’incidence nul.
- Sur le dessin numéro 2, il y a aussi un écoulement laminaire mais avec un angle d’incidence un peu plus ouvert.
- Sur le dessin numéro 3, il y a un écoulement tourbillonnaire car l’angle d’incidence entre le plan et le fluide est important.
Ces deux photos prises en soufflerie, représentent l’écoulement d’un fluide vent sur un plan.
La photo de gauche montre un écoulement laminaire, celle de droite montre un écoulement turbulent.
Les penons (X)
Pour matérialiser l’écoulement du fluide (air) sur le plan (voile), le plan de voilure est équipé de penons. Ils se trouvent positionnés :
- Prés du bord d’attaque de la voile (le guindant). Plus ils sont proches du bord d’attaque, plus ils sont sensibles aux variations et aux modifications de l’écoulement du fluide sur le plan ;
- Sur le bord de fuite de la voile (la chute) ;
- Au milieu de la voile.
Les penons d’une voile peuvent être en laine, en bande magnétique de cassettes audio ou en bandelettes de tissu à spi (grammage fin).
Certains bateaux sont équipés de penons rouges à bâbord et verts à tribord.
Sur les voiles, il peut y avoir des fenêtres de visualisation des penons tribord et bâbord.
Un penon horizontal démontre un écoulement laminaire du vent sur la voile.
Par contre, un penon montant ou descendant est caractéristique d’ un écoulement perturbé (tourbillonnaire) du fluide sur le plan.
Rétablir un écoulement laminaire (X)
Un penon perturbé sur l’intrados de la voile indique un angle voile vent (fluide-plan) trop faible. Selon la situation, il se présente deux possibilités au pratiquant :
- Il peut faire abattre son bateau ou ;
- Il peut border les voiles du bateau.
Un penon perturbé sur l’extrados de la voile indique un angle voile vent (fluide-plan) trop important. Selon la situation, il s’offre deux possibilités au pratiquant :
- Il peut faire lofer son bateau ou ;
- Il peut choquer les voiles du bateau.
Toutes les actions sur la barre ou sur les voiles n’ont qu’un seul but : rétablir un angle d’incidence optimal entre le fluide et le plan afin de retrouver un écoulement laminaire sur le plan de voilure.
Le vent arrière est une allure où les penons sont inexploitables.
Au prés, il faut garder le penon intrados toujours à la limite de la perturbation pour rester sur une allure optimale.
L’angle d’incidence optimal (X)
La qualité de l’écoulement du fluide (vent) sur le plan (voile) va influencer grandement l’optimisation et la qualité de la force aérodynamique.
En aérodynamique, le rendement optimal de l’angle d’incidence est atteint lorsque cet angle vaut environ 15° à 20°. Cet angle est valable jusqu’au vent de travers, au delà il y a un basculement du laminaire vers le turbulent jusqu’au vent arrière.
Le rendement optimal dépend de la forme et de l’allongement de la voile.
Avec un angle inférieur à environ 15°, la traînée est faible et la portance est grande. Par contre, si l’angle d’incidence est supérieur à environ 20° ou 25°, la portance diminue et la traînée augmente. Les notions de traînée et de portance seront développées à l’escale 5.
Le réglage des voiles diffère en fonction de la position du bateau par rapport au vent.
Plus le bateau s’écarte du vent, plus le plan de voilure s’ouvre pour conserver un angle d’incidence optimal (15° à 20°).
Par contre aux allures portantes, l’angle voile/vent augmente ce qui ne permet plus d’avoir un angle d’incidence optimal et donc l’écoulement laminaire s’efface progressivement pour un écoulement turbulent.
