Escale 3 : Quel est le rôle du gouvernail ?
Le gouvernail
Les différents éléments composant le système de direction sont représentés sur le schéma ci-dessous. Sur les catamarans, la barre reliant les deux safrans s’appelle la barre de liaison.
Certains points sensibles sont à vérifier régulièrement :
- Le cardan de liaison barre franche/stick ;
- La liaison barre franche/tête de safran ;
- Le système de blocage de la lame en position haute ou basse.
Pour diminuer les frottements (la traînée) de la lame de safran lors de son passage dans l’eau, l’architecte naval conçoit les lames de safran en forme de goutte d’eau. La goutte d’eau est le meilleur profil. Son coefficient de pénétration, CX, dans le fluide eau est faible. Une célèbre voiture de Citroën était baptisée « la CX »
La direction en marche avant (X)
Un bateau ne peut tourner que s’il y a une force de déviation sur le safran et un point de pivot, la dérive.
Plus l’angle d’incidence du gouvernail est ouvert, plus l’effet Venturi-Bernoulli est conséquent, plus la force hydrodynamique, appelée dans ce cas force de déviation, est importante.
Pour être réellement efficace, le gouvernail doit conserver un angle d’incidence optimal de 15 à 30 degrés. En gardant un angle d’incidence optimal, il y a écoulement laminaire autour du gouvernail. Attention, un gouvernail à 90° par rapport à l’écoulement du fluide ne peut remplir sa fonction première et devient un frein car l’écoulement devient tourbillonnaire.
La force de déviation se décompose de la manière suivante :
- La traînée T parallèle au fluide (eau) ;
- La portance P perpendiculaire à la traînée ;
- La Force de Déviation, Fdév, qui est la résultante des deux forces traînée et portance.
- Schéma 1 : il n’y a pas d’angle entre le fluide et le plan, il n’y a pas de force de déviation.
- Schéma 2: il y a un angle non nul entre le fluide et le plan, il y a une force de déviation.
- Schéma 3: l’angle est plus important que sur le schéma 2, la force de déviation est plus importante.
La direction en marche arrière (X)
La maîtrise de la marche arrière peut être utile dans de nombreuses situations :
- Un virement de bord manqué en catamaran où l’on va se servir de la marche arrière pour finir le virement de bord ;
- Eviter de franchir la ligne de départ dans la minute précédant le coup de canon ;
- Rester au niveau d’une bouée (exercice demandé par le moniteur) ;
- S’insérer dans une place de port à la voile.
Lors d’une marche arrière, la force de déviation s’applique de la même façon sur le gouvernail mais sur l’autre face du safran car le plan se déplace dans le sens inverse par rapport au fluide.
Comme en marche avant, on retrouve la portance P, la traînée T et la résultante des deux forces la force de déviation Fdév.
De plus comme en marche avant, afin d’avoir une direction efficace, il faut que le gouvernail conserve un angle d’incidence optimal donc un écoulement laminaire.
