Les forces en présence
publié le 13 Avril 2016 17:15
Où peut on trouver des renseignements sur les efforts/forces/ contraintes exercées sur les bateaux?
Par exemple je me pose les questions suivantes :
- Drisse GV étarquée sur une 40 pieds ...quel est l'ordre de grandeur de la tension? Influence sur le choix du cordage
- Idem drisse de Génois
- Taquet d'amarrage sur un bateau polyester classique...supporte quel effort avant l'arrachage (question importante pour les forces exercées lors de mouillage....à quoi ça sert d'avoir un mouillage surdimensionné si le taquet s'arrache avant la charge de rupture du mouillage?)
- idem winch de GV (cas d'un cablot repris sur un winch pour l'elasticité du mouillage, montage "Artimon") .
Par exemple je me pose les questions suivantes :
- Drisse GV étarquée sur une 40 pieds ...quel est l'ordre de grandeur de la tension? Influence sur le choix du cordage
- Idem drisse de Génois
- Taquet d'amarrage sur un bateau polyester classique...supporte quel effort avant l'arrachage (question importante pour les forces exercées lors de mouillage....à quoi ça sert d'avoir un mouillage surdimensionné si le taquet s'arrache avant la charge de rupture du mouillage?)
- idem winch de GV (cas d'un cablot repris sur un winch pour l'elasticité du mouillage, montage "Artimon") .
Pour les drisses, cela dépend bien sur de la taille des winch, et donc du rapport de démultiplication.
C'est Lewmar qui je crois, indiquait que l'on "pousse" 15 kg à un bras, et 25 kg à deux bras, qui, multiplié par le N° du winch, donne la force exercée.
Ex: à deux bras sur un winch de 44, on exerce une force de 1100 kg. Pour une drisse non mouflée bien sur.
Le choix du cordage aura une influence très grande pour les drisses, car l'élasticité absorbe un énergie considérable. Un cordage en polyester bas de gamme a une élasticité d'environ 15% (voire plus), alors qu'un cordage en dyneema SK78 a une élasticité quasi nulle.
C'est ainsi qu'en utilisant du cordage dyneema, on a des réglages beaucoup plus précis, plus stables dans le temps, et le tout sans avoir à étarquer comme un malade (beaucoup de gens étarquent trop, ce qui est très mauvais pour les voiles). De plus, on n'a pas besoin de surdimensionner les diamètres de drisses (voire on peut les diminuer), donc finalement le surcout n'est pas si important que cela (en plus du poids gagné dans la mature).
Ex: j'avais des drisses en diamètre 12, du dyneema en diamètre 10 en remplacement est largement suffisant.
Le seul inconvénient est d'avoir à surgainer au passage des bloqueurs, mais c'est très facile (et très amusant si on aime mateloter) à réaliser.
Essayer une fois une drisse en dyneema, c'est l'adopter tout de suite !
Pour les tensions de rupture sur les drisses et les écoutes générées par la pression du vent sur les voiles on retient généralement:
- sur le génois tension drisse ou écoute surface génois en m² x 80 résultat en kilogrammes
- " la GV " " " " " GV " x 100 " " "
- " le spi " " " " " Spi " x 30 " " "
et on retient la tension de travail (tension réelle) = 25% de la rupture
Par exemple sur un voilier tel que l'Oceanis 38':
GV 32,7 m² x100 =3270 kg tension recommandée rupture drisse ou écoute tension réelle max = environ 800kg
génois 33m² x 80 = 2640kg " " " " " " " " " " 660kg
spi asy 114 m²x 30 = 3420kg " " " " " " " " " " 855kg
vous noterez que par exemple pour l'écoute dans cet exemple un winch de rapport de puissance de 40/1 donne une tension de 40x16=720kg 16kg étant l'effort qu'un homme moyen peut exerce sur une manivelle de winch "standard". Donc un winch de ce ratio doit vous permettre de border votre génois (tout juste, il vaudrait mieux prendre la taille au-dessus ou plus simplement une manivelle à deux mains).
Pour le dimensionnement des taquets d'amarrage le tableur que j'ai fait vous permet de calculer la tension max du mouillage en fonction du scenario de dimensionnement que vous avez choisi.
Si vous retenez ma recommandation d'un scenario vent 36nds rafales 54nds pour un 40' l'ordre de grandeur de la tension max est 1500kg en tout chaîne et 1100kg en ligne amortie. Il faut des taquets dimensionnés avec un coefficient 2 soit des taquets tenant 3 tonnes.
Sur mon canote de 17,8m déplaçant 27 tonnes en charge j'ai demandé à Garcia de dimensionner mes taquets (soudés au pont en alu) pour 7 tonnes (j'ai retenu un scenario de vents plus forts). Par vents d'ouragan (100nds rafales 140nds) ma chaîne de 12mm en grade 70 n'a pas dépassé sa limite élastique (mesuré sur le ponton entre les marques de la partie de la chaîne qui a subi la tension et la partie de la chaîne qui restait dans la baille). Je sais donc que je n'ai pas dépassé 6 tonnes de tension (j'estime 5 tonnes).
La question qui vous reste à traiter: comment m'assurer que mes taquets tiennent 3 tonnes sur un pont en plastique? Recommandation: mettez des boulons largement (coeff 3)dimensionnés pour cette effort de cisaillement avec une solide contreplaque en inox sous les écrous.
Cordialement. Artimon
Je suis d'accord avec Rouletabille que l'on a généralement tendance à trop étarquer. Cela fatigue non seulement les voiles mais aussi les émerillons d'enrouleur.
Attention le dyneema est parfait sauf pour les enrouleurs. Ayant effectivement une élasticité quasi nulle, si vous raidissez le pataras avec un vérin ou tout autre dispositif c'est l'émerillon de l'enrouleur qui encaisse l'allongement de l'étai avant sous l'effort. C'est une cause classique d'endommagement des émerillons d'enrouleur. Artimon.
Voilà un sujet intérressant.
Lorsque j'ai installé mon génois à enrouleur, je me suis étonné de la "fragilité" de la boucle au point d'amure.
Mon voilier,d'excéllente réputation m'a dit que le point d'amure n'ncaissait que quelques dizianes de kilos de charge.
Le fait est qu'il n'a jamais laché.
De plus sur mon fier vaisseau, je nb'ai pas de winch de drisse, donc drisse moufflée, directement sur le cabillot, et étarquage en faisant "arc".
Donc très loin des 800 kg annoncés plus haut.
Gérard
Goélette Anthéa
En pétant bêtement une aussière trop tendue en mouillant tête et cul je me suis rendu compte que la tension monte très vite en tirant sur l'arc;
Ainsi dans votre manoeuvre en faisant arc l'ordre de grandeur de la tension est loin d'être négligeable:
T = F/ (sin alpha/2) Avec un angle de déflexion alpha dans votre main drisse tendue de l'ordre de 5 degrés la tension dans la drisse T est 12 fois la force F que vous exercez en tirant sur la drisse pour l'écarter du mât; avec F de l'ordre de 20 kg cela donne une tension de 240kg; votre drisse étant mouflée cela fait une tension sur l'émerillon de l'enrouleur de l'ordre de 500 kg. Si votre drisse est très tendue et que vous tirez encore une fois avec un angle de déflexion de 2°5 vous doublez encore ces valeurs;
La méthode de l'arc est bonne comme vous le voyez pour bien étarquer!
Merci pour le calcul .
C'est impressionnant je n'aurais jamais imaginé y mettre tant de tension.
Je comprend maintenant pourquoi ma douce me surnomme Popeye...
Gérard
Merci de ces renseignements ...je retiens environ 700/800 kg pour les drisses et écoutes.
J'ai aussi fait la démarche de mettre du dynema et de réduire le diamètre : résultat je suis déçu car la drisse tient mal dans le coinceur (je sais, je devrai surgainer mais je ne sais pas comment faire? ) Je garde donc la drisse sur le winch et elle se détend quand même avec le fluage du textile, et je suis obligé de la reprendre...comme je faisais avec du cordage classique (J'ai une GV lattée) !
Pour les taquets je retiens environ 1200 kg dans des conditions un peu dures décrites par Artimon. Je me doute que les chantiers ne communiquent pas sur la résistance à l'arrachement des taquets (est ce que même ils en savent qquechose?)
je pense quand même qu'ils sont plus solides que ce qu'on imagine .
Pour info je montre deux photos du bateau juste après la tempête Xynthia. Il a reçu le ponton juste sur le bout du nez au moment ou la mer redescendait ...ce qui a eu pour effet quand même de tordre le davier et l'ancre Delta, sans aucun arrachement ni décollement de la fixation du davier! Assez remarquable sur un bateau en polyester avec en plus un choc de haut en bas alors que les forces sont prévues pour travailler plutôt en horizontal!
Le surgainage, c'est très facile. Comme dans la video, j'utilise de la gaine intermédiaire récupérée de cordage dyneestar que j'avais épissé (écoute de GV, qui par définition ne peut pas être surgainée, donc utilisation de cordage à tresse intermédiaire pour la tenue dans le bloqueur):
greement-courant.fr/blog/chose-promise-chose-due/
Attention, qui dit drisse en dyneema dit épissure obligatoire, et non un noeud qui risque d'entrainer de gros problème. Ca permet d'amortir les aiguilles achetées pour le surgaine
. Attention, la video qui suit indique de rentrer 50X le diamètre, mais pour des drisses, par sécurité, il faut rentrer 100X le diamètre:
www.youtube.com/watch
@astro, il me semble que l'ancre est bonne à servir de lest, tordue comme elle est !
Brrr! la video me fait aimer terriblement mes bouts à trois torons ....
En 5 minutes maxi in fait une épissure en queue de rat du plus bel effet
Gérard
Il est évident que jusqu'à présent, on n'a rien trouvé de mieux que du bout à 3 torons comme drisse, d'ailleurs je me tate avec du bout de pêche en polypropylène, why not ......
A l'époque des regates IOR à LAROCHELLE( 1980) des premiers protos , voulant comme tout le monde alléger au maximum ........j'avais demandé à un fabricant de mat ZSPAR, pourquoi il prévoyait de me mettre des habans de 7 sur mon halftonner ? Sa réponse fut des plus simples " parceque du 6 ça casse et que du 8 c'est trop lourd! "
Calcules, mesures etc... neni.... l'expérience et l'épreuve des coureurs. Ce qui ne m'a pas fait éviter rupture de bome et du mat..!
Ainsi chaque fabricant , chaque architecte utilisaient leurs experiences pour tout type de voilier. Je suis sur que rien n'a changé , que les ruptures du gréement, drisses etc montrent les limites a ne pas dépasser.
Il est en effet très difficile d'intégrer dans un calcul les forces maximum rencontrés en mer, vagues, surventes, voiles maintenues au maximum pour aller le plus vite possible produisent des efforts non mesurables.....pour être complet il faut ajouter les taux de fatigues, les chocs eventuels , les defauts du métal invisibles qui raccourcissent la durée de vie du matériel.....
philmarco
Ne prenez pas les ingénieurs des bureaux d'étude des grands constructeurs pour des imbéciles...
1 - Dans les années glorieuses où la plaisance était en plein boom, un groupement de constructeurs français (par exemple), Bénéteau en têt, a financé un bateau expérimental bourré de capteurs pour la mesure des force sur la coque, le gréement.... Evidemment, très peu de choses ont été publiées...Même chose dans d'autres pays.
2 - On construit des bateaux pour un certain usage, qui n'implique PAS d'affronter des conditions dantesques, pour des raisons évidentes de poids et de coût.
3 - On trouve un écho lointain de ces connaissances dans les règles d'échantillonnage des sociétés de classification, et dans des livres comme celui de Larsson et d'Eliasson...
4 - En compétition, les architectes diminuent les marges de sécurité pour gagner du poids et de la vitesse
5 - Un peu de saine lecture d'une fraction de la littérature publiée sur le sujet (j'ai la flemme de dépouiller tous les symposium HISWA, RINA, CSYS..., le journal professionnel 'Professional Boat Builder', etc... Mais ce n'est rien par rapport aux connaissances des grands constructeurs...
https://www.fh-kiel.de/fileadmin/Data/maschinenwesen/Forschung_Wissenstransfer/Professor_innen/Grabe/Veroeffentlichungen/Grabe_HP-Yacht_02.pdf
http://www.journal.sailboat-technology.com/articles/2010-01/2010-01.pdf
Sur une goélette aurique à gréement souple c'est juste ce qu'il faut !
Non en fait j'aimerai bien les remplacer par du tressé (Mais extensible!) mais ces F%$£°# ing! épissures sur gainé me démorallisent !
Gérard
Goélette Anthéa
J'ai été très convaincu par le superbe cours sur la nécessité d'un peu beaucoup d'élasticité dans le mouillage. Et très curieux d'infos sur les effors de bateau en général.
Je suis un promeneur, pas un coureur. Parmi les qualités demandées, j'aime de la tenue aux UV, l'absence de vrillage à l'étarquage, la souplesse au lovage, l'endurance au ragage et aussi un peu d'élasticité pour épargner tout mon accastillage, de la simple manille à l'émerillon le plus inaccessible. Et aussi l'aisance et la sûreté des noeuds, et des tours sur les taquets etc...
On n'a pas encore trouvé la fibre à tout faire, il nous reste le plaisir du choix! Et puis celui de le justifier, ce choix.
Tous ces arguments ne se discutent pas puisqu'ils relèvent d'une préférence personnelle, sauf un :
un noeud, c'est 50% de perte de résistance du cordage polyester. Alors qu'une épissure bien faite (toutes ne se valent pas), c'est environ 10% (voire peut être moins).
En plus, un noeud arrive à se défaire, pas une épissure bien faite.
L'endurance au ragage et aux UV peut être discutable aussi en fonction de la qualité de la gaine, mais là c'est une simple question de qualité de cordage.
Enfin, il ne faut pas jeter l'anathème sur les cordages modernes: même si on ne les aime pas pour des drisses, ce qui peut se concevoir, ils permettent aussi de créer des manoeuvres à bord de façon très simple et très fiable, en remplacement de couteuses poulies aux manilles si fragiles par exemple (mais ce n'est qu'un exemple).
Les épissures et autres matelotages, ce n'est pas si dur que ça: au début c'est vrai on transpire, et les premières sont loin d'être des chef d'oeuvre. Mais à force, personnellement j'y ai pris sacrément goût, et il faut reconnaitre qu'un bateau bien mateloté est toujours plus beau qu'un bateau avec des noeuds partout.
De plus, cela permet d'apporter des améliorations: par exemple, tout le monde connait le problème du noeud de chaise des écoutes de génois qui va toujours se coincer dans les haubans. Avec une épissure des écoutes (attention, à ne tenter que lorsqu'on maitrise la chose, car généralement c'est du gros cordage, et par sécurité cela demande une épissure spéciale, par celle que l'on voit généralement sur du polyester), les écoutes fixées par une manille textile, on a un cordage fluide au passage des haubans, bien plus agréable à utiliser. Et c'est plus joli (c'est subjectif là, c'est vrai) que des vilains noeuds de chaise !
Bien sur les ingenieurs ont tout fait , surtout des essais dites vous! pour trouver les coefficients permettant aux calculs de s'approcher de la réalité mais je maintiens que l'experience cumulée des operateurs a permis de construire des protos et des voiliers de croisières qui tienent le coup sauf quelques accidents quand même . Ainsi le propriétaire précèdent de mon voilier (grééement Solden) ayant dématé au milieu de l'atlantique a commandé un nouveau gréement aux haubans majorés de 1mm! et je m'en porte très bien!
philmarco