une aile de jonque pour Mingming

[Eric]

Bonjour
Après le succès du démonstrateur d'aile de jonque sur un mini Skelig http://www.voiles-alternatives.com/viewtopic.php?f=3&t=324 (succès purement expérimental d'avoir réussi à faire une aile qui fonctionne à peu près entre pas de vent et 25kts avec des structures molles), je suis en train de travailler sur un prototype d'une aile de jonque sur le même principe pour Mingming.
Après le succès de l'expérimentation de l'écoute en Lambda sur la voile plate de Mingming avec des lattes en joncs soupleshttp://www.voiles-alternatives.com/viewtopic.php?f=7&t=439. (Là encore un succès expérimental parce que le profil de la voile obtenue n'est pas particulièrement réussi avec un tiers avant très plat un creux quasi au milieu et un arrière assez plat. Ce qui m'intéressait principalement était d'arriver à avoir un profil plat à l'arrière pour pouvoir utiliser un volet souple sur l'aile de jonque. ). En rajoutant du creux, à l'avant de la voile, lors de la découpe de la voile, on pourrait avoir un profil tout à fait convenable. J'ai navigué avec cette voile, en l'améliorant au fil des jours pendant la semaine du Golf 2019.
Ces étapes préliminaires n'ayant pas invalidées le concept, je suis passé à l'étape suivante qui consiste à réaliser un prototype d'aile de jonque souple avec une écoute en lambda pour Mingming.
Pour pouvoir comparer les performances de l'aile avec celles de la voile plate et le cas échéant celles de l'aile plate avec les lattes souples et l'écoute en lambda, j'ai décidé de conserver la géométrie de la voile de Mingming.
Cela ne simplifie pas le dessin parce qu'avec une vergue fortement apiquée, je vais devoir rajouter un bord d'attaque autour de la vergue pour avoir, ad minima, une aile dans la partie haute. (Sur un gréement de jonque, il n'y a, a priori, pas d'écoute sur la vergue et comme la vergue soutient la voile, elle ne peut pas être souple dans le plan vertical). L'approche de David Tyler est plus rationnelle avec une vergue en tube peu apiquée.

J'ai gardé le même profil que pour le démonstrateur; un profil avec un bord d'attaque très rond et un volet sur les 30% arrière.

flexible wishbone and lambda sheeting - 1.jpeg (26.64 Kio) Vu 54067 fois

Le bord d'attaque des nervures a été fabriqué à partir d'un tube d'inox. J'ai fait cintrer le tube et souder une traverse pour obtenir une structure en D.

Mingming ferrure de bord d'attaque.JPG (172.6 Kio) Vu 54067 fois

La nervure est constitué de joncs en verre-polyester de 8mm (10 mm pour la bôme) avec des entretoises en tube de cuivre de plomberie avec des embouts en T soudés aux extrémités. Les joncs sont enfilés en force dans les extrémités des ferrures en D de bord d'attaque. Les entretoises sont enfilées sur les deux joncs et bloqués en position. A l'extrémité 'arrière du joncs le plus court un serre-câble solidarise les deux joncs (voir photos).

Nervure de l'aile de jonque de Mingming

Mingming-nervure.JPG (187.03 Kio) Vu 54067 fois

Pour la nervure qui se place sous la vergue, les deux joncs ( de 10mm de diamètre) ont la même longueur et il y a plus d'entretoises pour obtenir un profil symétrique ayant le même bord d'attaque que les autres nervures).

Maintenant, je vais attaquer la partir couture en utilisant du Tyvek (un espèce de papier in-tissé en polypropylène qui est utilisé entre autre pour les combinaison de peintres, ou les publicités sur échafaudages )
(A suivre)
Eric

[Eric]

Bonjour
La fabrication de la peau de l’aile de jonque avance tranquillement. Une bonne activité pour une période de confinement.

Le bord d’attaque et les deux premiers panneaux sont assemblés. Chaque couture faisait environ 5m.
J’ai du mettre la machine à coudre dehors et monter un chantier pour supporter les panneaux roulés, à l’intérieur avant de passer à la machine et à l’extérieur dans la cour pour accueillir les panneaux cousus. Cela fait un chantier de 10m de long, quand même !!!

Chantier de couture

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Chantier couture 1

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Cela s’est bien passé malgré mon appréhension.

Pour fixer les wishbone sur les panneaux, j’ai cousu des bandes de tyvex avec des oeillets à l’intérieur de la peau en Tyvex. Les wishbone seront fixé lâchement sur les bandes par des collier nylon (accroche câble).

Les bandes supérieures ont été difficiles à dessiner et à positionner car étant inclinées il s’agissait de tracer l’intersection d’un plan incliné avec un bord d’attaque grossièrement parabolique !!! Cela a un peu une forme moustache à la Dali.

J’avais fait cela dans les années 70 en géométrie descriptive ( cela semble aujourd'hui complètement dépassé voir archaïque!) mais j’ai préféré faire cela par maquette et montage à blanc. On verra bien.

Eric

[Eric]

Bonjour
Après les nervures et les peaux, je suis en train de réaliser la vergue de l'aile de jonque. Elle a un profil symétrique.
Il s'agit d'une pièce plane qui entoure le mât. Elle sera orienté vers le haut (environ 60°). Il aurait été plus simple d'opter pour une vergue horizontale.
Elle est réalisée en CP de 30mm renforcé par des bandes de verre-époxy.

Comme les nervures, la vergue est relié au mât par deux estropes, une de chaque côté, qui permettent de maintenir le mât environ au milieu de l'ouverture.

La peau est attachée sur la vergue à l'aide d'une nervure qui est solidarisée sous la vergue.

Sur le dessus de la vergue j'ai collé de la mousse souple pour créer un volume en 3D en forme de bord d'attaque.
Le haut de la peau est libre et va être plaqué au dessus de la mousse pour constituer le bord d'attaque du profil.

äme de la vergue de l'aile de Mingming.

vergue aile Mingming - 1.jpeg (38.09 Kio) Vu 44753 fois

Vergue de l'aile de Mingming

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Le mât est représenté par le tube gris. Les garcettes représentent les erseaux qui lient la vergue au mât.

vergue aile Mingming - 3.jpeg (32.27 Kio) Vu 44753 fois

Eric

[Eric]

Bonjour
La vergue étant apiquée , il faut lui donner un profil aérodynamique pour en faire un bord d'attaque.
Dans un premier temps, j'ai rajouter de la mousse pour faire un volume.
La peau (la voile) va recouvrir tout cela (sauf le passage du mât) pour obtenir un joli profil aérodynamique.

L'étape suivante va être compliquée. Il s'agit d'assembler le puzzle (vergue, nervures peau) autour du mât, sur le bateau. il va falloir positionner la vergue et les nervures sur le pont puis planter le mât "au travers". Ensuite il faut fixer la peau sur chaque nervure, l'une après l'autre, et sur la vergue. (la joie des prototypes).

Eric

[Eric2]

Bonjour
La joie des expérimentations, c'est que cela ne marche pas toujours !
La nouvelle vergue n'est pas bonne :
-elle est trop lourde,
-conceptuellement, c'est une planche horizontale qui prend des efforts verticaux. Il a donc fallu la renforcer pour quelle ne réagisse pas comme un tremplin de piscine...

Plutôt que de persévérer dans l'erreur.... exit et on recommence.

La nouvelle vergue de la voile aile de Mingming

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Cette fois-ci, je suis parti de la vergue de l'ancienne voile et je l'ai habillé d'une structure pour lui donner un volume.
Une grande nervure (wishbone) fabriqué à partir de lattes rondes de 10mm de diamètre va supporter la voile. La nervure est solidarisée à la vergue par des morceaux de contreplaqués en demi-disque pour donner la forme et qui s'appuient à cheval sur la vergue. Un jonc, également en latte de 10mm, court de l'avant à l'arrière en s'appuyant sur les morceaux de Cp pour créer l'épine dorsale et donc le bord d'attaque de la vergue. Les joncs sont attachés sur les morceaux de Cp par des brêlages.

Détail de la liaison de la vergue et du mât

Mingming - 8.jpeg (65.57 Kio) Vu 17306 fois

La vergue , décentrée par rapport au mât est solidarisée au mât par deux erseaux de latte, concept déjà utilisé sur l'aile de Matin Bleu, en dyneema (pour que cela glisse bien) de chaque côté. Sur la photo, le tube PVC blanc représente le mât et l'on voit les deux erseaux. En navigation, l'erseaux au vent est tendu et l'erseaux sous le vent est mou.
Les autres nervures sont solidarisées au mât de la même façon.
Eric

[Eric]

La peau de l'aile
La peau de l’aile de jonque est en tyvex; c’est ce qui sert à faire les trompes l’oeil qui cachent les échafaudages ou, en plus léger, les combinaisons de peintre blanches jetables. J’ai trouvé du 90g par m2.
http://www.voiles-alternatives.com/viewtopic.php?f=32&t=608

La peau est en un seul morceau qui entoure la bôme, les nervures et la vergue; des les deux côtés jusqu’à la chutes.
La partie supérieur de la peau, au dessus de la vergue, va l’entourer pour former le bord d’attaque de la partie haute de l’aile.

La peau étalée avec des nervures

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La peau est plate avec des laizes verticales de 90cm de large. Les laizes avant sont collées et cousues, celles de l’arrière ne sont que collées avec un ruban de colle 3M.
Sur l’intérieur de la peau, a niveau de la bôme, des nervures et de la vergue, j’ai cousu des bandes de tyvex, en double épaisseur, sur lesquels j’ai mis des oeillets tout les 20 cm.

Les oeillets sont visibles à côté de la nervures

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Ces bandes seront solidarisées à la bôme, aux nervures ou à la vergue par des colliers rapides en plastique.
D’autres bandes intermédiaires sont cousus sur le bord d’attaque pour pouvoir rajouter, si besoin des conformateurs de bord d’attaque.

Bord d'attaque de la peau avec les bandes et les supports de conformateurs

aile-voile - 6.jpeg (11.96 Kio) Vu 15493 fois

[Eric]

Bonjour
Enfin, l'aile de jonque de Mingming a été essayée la semaine dernière durant la semaine du golfe du Morbihan.

Mingming sous aile de jonque (crédit photo Catherine Lozach)

Mingfming wingsail petite - 1.jpeg (46.58 Kio) Vu 1205 fois

A suivre des posts sur l'assemblage du puzzle puis sur les premiers essais.
Eric

[Eric]

L’assemblage de l’aile

Au départ de l’assemblage, la bôme, les nervures et la vergue sont empilés sur l’étambrai avec les erseaux de latte entourant l’étambrai (j'avais enfilé un tube PVC autour de l'étambrai pour tout retenir et que le mât puisse passer facilement) en faisant bien attention à ne pas croiser les erseaux de deux nervures adjacentes.

Le mât est emplanté à travers les erseaux de latte.

Le mât est en place à l'intérieur des nervures et des erseaux de latte

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La peau est déployée autour des nervures; ce qui fait un sacré drap faisant deux fois la longueur de la bôme et la hauteur de la voile.

La peau entoure les nervures

Mingfming assemblage wingsail petite - 3.jpeg (38.34 Kio) Vu 1116 fois

En commençant par la vergue, la peau est attachée au joncs des nervures par des attaches plastiques (Colsen) tous les 15 cm. A l’intérieur de la peau, j’ai cousu des bandes de tyvex avec des oeillets tous les 15cm pour ce faire.

La vergue en place prête à recevoir la peau

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Une fois la peau attachée à la vergue, elle est hissée pour permettre d’attacher la nervure en dessous et ainsi de suite. Au total, j’ai du attacher au moins 300 Colsen. C’est long et fastidieux.

La liaison entre la bande de tyvex cousue sur la peau et le jonc de la nervure

Mingfming assemblage wingsail petite - 5.jpeg (16.24 Kio) Vu 1116 fois

La liaison entre la peau et le jonc (Colson noirs)

Mingfming assemblage wingsail petite - 6.jpeg (34.2 Kio) Vu 1116 fois

[Eric]

Assemblage de l'aile (suite)

Lorsque les attaches arrivent au niveau de l’arrière de la partie nervure j’ai attaché la partie avant de l’erseau d’écoute (écoute en lambda). L'erseau d'écoute passe à travers un oeillet dans la peau et est noué sur le jonc. Il y a un erseau d'écoute de chaque côté de toutes les nervures et de la bôme. La partie arrière de l’erseau d’écoute est fixée sur l’oeil qui est vissé sur l’extrémité du jonc de nervure. La peau est ensuite tendue sur la nervure par un brêlage à travers l’oeil.

Pour la bôme, j’avais mis des oeillets plus gros dans l’ourlet. J’ai attaché le bas de la peau avec des petits bouts noués autour de la nervure.


La balancine de mât passe à l’intérieur de la nervure et est reprise sur une pâte d’oie entre les deux joncs extérieurs de la bôme au niveau de l’entretoise immédiatement en avant du mât.

Le lazy jack est passé par l’extérieur et circule dans une poulie fixée à l’arrière de la nervure de la bôme et dans l’oeil en bout de bôme.

La cravate est installée à l’intérieur de la peau ainsi que l’erseau de guindant qui circule dans des poulies fixées sur la barre du D en tube inox de bord d’attaque des nervures.
Un halebas est fixée par une pâte d’oie sur l’entretoise la plus avancée de la bôme; elle a un double effet de tendre le bord d’attaque de l’aile et de tirer le bas de l’aile vers l’arrière.

Les erseaux de latte (de chaque côté) sont reliés au système d'écoute deux par deux, sauf celui la bôme qui est reliée directement à l'extrémité de l'écoute; et ceci de chaque côté. Cela fait du monde. Il faut aimer les noeuds de nouilles chinoises

Une fois le gréement courant, installé, on peut fermer le chapeau en drapant le reste de tyvex sur la structure de la vergue pour obtenir un bord d'attaque profilé. Il faut, bien sur, laisser un passage pour la drisse.

[Laurent]

Bonjour

Eric, il y a un point à éclaircir:
Tu parles du Tyvex à plusieurs reprises (l'enveloppe de l''aile).
j'ai fait une petite recherche sur le web qui fait quasi systématiquement aboutir sur le Tyvek®, un produit créé par Dupont de Nemours en 1955. D'ailleurs j'ai l'impression que quelques vendeur se trompent en indiquant Tyvex alors qu'en réalité c’est bien du Tyvek®.

Définition Wikipédia du Tyvek: "Le Tyvek est un textile non-tissé de fibres de polyéthylène haute densité (HDPE) d'une épaisseur entre 0,5 et 10 μm. Après extrusion, les fibres sont disposées de façon aléatoire et non-directionnelle et ensuite consolidées sans liant sous pression par un procédé thermique."

Pourrais tu indiquer où tu t'es fourni et quel grammage a tu choisi ?

Merci

[Eric]

Bonjour Laurent
C'est bien du tyvex.
J'ai choisi, parce que c'est ce que j'ai trouvé, du 105g/m2.
J'ai pris un rouleau de 50mx1m.
Prix en 2018 : 200 euros.

Mon fournisseur de Tyvex

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J'ai choisi du blanc mais il existe d'autres couleurs; j'avais hésité avec du jaune mais je voulais garder le logo rose et noir de Mingming.
A l'usage c'est un bon produit, bien adapté, à du prototypage.
J'ai commencé par le coudre avant de m'apercevoir qu'il se collait très bien.
Je l'ai testé pendant la semaine du Golfe jusqu'à 25 kts de vent en rafale.
Je ne sais pas comment cela tient dans le temps, mais comme ils s'en servent pour couvrir les échafaudages avec des trompe-l'oeils cela ne devrait pas être trop mauvais.
Au début, on a un effet chrysalide avec une apparence de papier froissé un peu inquiétant. Petit à petit, les plis s'effacent.
Eric

[Eric]

Expérimentation lors de la semaine du Golfe du Morbihan
Il était prévu d'arriver à la Semaine du Golfe du Morbihan avec une aile déjà expérimentée et dégrossie. Le changement de vergue et le retard lors de l'assemblage en ont décidé autrement; le premier essais a eu lieu le matin de la petite parade qui ouvre la semaine du Golfe !
Je confirme que ce n'est pas une très bonne idée d'essayer un prototype d'aile de jonque dans le Golfe du Morbihan pendant la semaine du Golfe.... ( sans vrai moteur pour en rajouter un peu)
Je tiens à remercier l'équipe de la flottille F qui a eu beaucoup de patience et de tolérance.

En sortant du Crouesty, en remorque donc derrière le bateau du port, le lundi matin j'ai immédiatement constaté un comportement bizarre. Face au vent, la nervure avait tendance à partir d'un côté ou de l'autre et à y rester. J'ai failli faire demi-tour... mais j'ai essayé quand même.

Mingming's wingsail - 1.jpeg (4.81 Kio) Vu 284 fois

Dès que le vent prend dans l'aile et que la partie souple arrière du profil prend le le vent, l'aile à un comportement "normal" avec une tendance à rentrer dans le lit du vent lorsque l'on choque l'écoute. Ce n'est que bout au vent que la nervure ne veut pas rentrer dans le vent.

Du coup, les virements de bord deviennent problématiques. Il faut attendre que la nervure soit franchement passée sous le vent (environ 30°) pour que l'aile porte sous le vent. Au point de vue manoeuvre, c'est à peu près le même effet que lorsqu'un équipier zélé passe le foc trop tôt et le met à contre lors d'un virement.

Le problème a été rapidement identifié. La nervure est trop avancée sur le mât et lorsque la partie volet n'agit pas, la force aérodynamique s'applique en avant du mât et a tendance à envoyer l'aile au travers. La solution esst donc de déplacer l'aile pour la positionner plus en arrière par rapport au mât. Facile à dire mais comme il y a des entretoise pour maintenir la forme des nervures cela ne peut se faire qu'en démâtant et en re-mâtant. On est donc resté comme cela pendant toute la semaine; enchainant les manques à virer et les empannages à la volées dans les courants du Golfe. Cela devait être intéressant vu de l'extérieur !

Le système de double écoute avec les écoutes en Lambda et les erseaux d'écoute cela fait beaucoup de monde et lors des virements ou des empannages il y avait un paquet de bout qui passait au dessus du cockpit et qui avait un peu tendance à se prendre partout.

Dans la précipitation, je n'avais installé qu'un seul hale-bas sur la bôme. Lorsque l'on a eu du vent fort le mercredi, je me suis aperçu que lorsque l'on arisait l'aile, sans raidir un hale-bas, elle se vrillait et prenait vraiment une forme pas terrible. J'ai donc du naviguer tout dessus par 20-25 kts de vent. Ne pas pouvoir réduire avec un gréement de jonque, c'est un comble. Heureusement, Mingming n'est pas très toilé pour un gréement de jonque. Cela m'a permis d'utiliser une des caractéristiques des ailes qui permet de naviguer avec des angles d'incidences (angle au vent apparent) faibles. Cela permet de gérer la puissance.

Au départ le système d'écoute était réglé à priori un eu au hasard. A chaque arrêt, je modifiais la longueur relative des écoutes en Lambda pour que, au près, les deux parties de l'écoute soit actives et ce sur les deux côtés. Avec les points de tire des systèmes d'écoutes sur le balcon arrière j'ai fini par y arriver, à peu près, par tâtonnement.

La position du point de tire des écoutes est aussi un réglage possible sur lequel je n'ai pas agit. Avec les points de tire très reculés, lorsque l'on ouvre les voiles, la courbure augmente, ce qui est positif. Cela permet d'avoir une courbure limitée pour faire du près et une grande puissance dès que l'on est au débridé.

Malgré cette configuration, loin d'être optimum. L'impression générale est que l'aile est plus puissante que la voile et que les performances au près sont meilleurs.

Il y a nettement une plus grande tolérance au variation d'incidence (angle au vent apparent) et un effet turbo lorsque l'on est dans la plage de fonctionnement de l'aile. Lorsque l'on entre dans la plage de fonctionnement de l'aile, la gite augmente un peu et le bateau accélère.

Les sensations sont minimales et l'usage de la girouette est nécessaire. L'aile de faseille pas, tout au plus la partie au vent se dégonfle un peu lorsque l'on est trop dans le vent. Lorsque l'on veut relancer, il est facile d'être trop abattu avec une aile décrochée qui ne tire plus. Avec les vents variables en force et en direction du Golfe du Morbihan ce n'est pas facile d'avoir un bon réglage.

En conclusion, une expérimentation sportive et positive. il n'y a pas, à ce jour, de problèmes bloquants et l'aile est prometteuse.
Eric

[Eric]

Expérimentation à St Malo

Après la semaine du Golfe du Morbihan, Mingming a été démâté, chargé sur sa remorque pour être remis à l’eau à St Malo pour le jubilé de l’association française des Old-Gaffers suivi d’un junket.

J’ai profité de cette mise à terre pour avancer l’aile sur le mât. N’ayant pas le temps de modifier le système verseaux de latte, l’aile est juste enfilée sur le mât, retenue latéralement par le jonc au vent des nervures.

Les vents ont été globalement faibles avec un passage avec une petite vingtaine de noeuds à la fois au près et au portant.

Dès les premiers bords, le comportement de l’aile et du bateau sont devenus satisfaisants sans mise en travers de l’aile ou problème de virement. Il a bien sur fallu reprendre les réglages des écoutes en lambda….

Lors d’un épisode avec de la mer et un vent faible, l’aile s’est balancée d'avant en arrière et a avancée rendant le bateau trop ardent. La réinstallation de la cravate qui n’avait pas été utile pendant la semaine du Golfe a résolue le problème. Un erseau de bôme qui permet d’empêcher la bôme de reculer par rapport au mât a également été utilisé et permis de stabiliser longitudinalement l’aile.

L’erseau de gorge qui avait été installé s’est avéré sans effet et est resté mou pour le reste des expérimentations.

L’aile s’est avérée efficace et puissante en particulier dans du très petit temps (moins de 5 nds de vent).

Les performance au près sont bonnes compte tenu de la configuration de la coque.

La prise de ris et le renvoie de la toile se fait comme avec une voile de jonque normale, sauf qu’il est nécessaire de raidir un hale-bas pour tendre le guindant et empêcher la partie haute de l’aile de partir trop sous le vent.

Même sans erseaux de latte, les nervures n’ont aucune tendance à tourner ou basculer, contrairement à ce qui avait été constaté par David Tyler lors d’expérimentation sur Tystie.

Avec les points d’écoute sur le rail du balcon arrière, donc bien reculé comme avec un système écoute simple, la courbure de l’aile est bien contrôlée au près mais la courbure augmente dès que l’on ouvre la voile, ce qui augmente la puissance.

Au portant l’aile devient très creuse et, avec un peu de houle, elle a des pulsations qui rappellent les mouvements propulsifs des méduses. Cela semble agir comme un amortissement qui emmagasinerait l’énergie lorsque le bateau ralenti sur une vague pour mieux la restituer ensuite. Cela apparemment ne nuit pas à la performance mais est assez étrange ; on n’est pas habitué.

En regardant les nervures par l’intérieur, comme il n’y a pas d’entretoises entre les joncs dans la partie arrière, on voit que la nervure crée naturellement une courbure dissymétrique entre l’intrados (au vent) et l’extrados (sous le vent).

A l’usage, le choix, un peu arbitraire, de garder 30% de la nervure souple est trop important.

Pour faciliter le travail du barreur, j’ai installé provisoirement, comme sur les ailes des bateaux de course, un indicateur d’incidence sous la forme d’une girouette de tête de mât fixée au vent de la bôme. (Sur les classe C il y en a 2, situées plus haut, l’une pour le près et l’autre pour le largue.) Ce dispositif est intéressant mais est un peu fragile et exposé lors des manoeuvres de port, lorsque la voile est affalée.

Le système de double écoute en lambda est encombrant. L’addition d’un arceau en jonc de fibre de verre au dessus du cockpit permet de protéger l’équipage et de limiter les problèmes mais ce n’est pas vraiment satisfaisant.

Un système d'écoute encombrant

Mingming's wingsail -systeme d'ecoute fil à linge - 1.jpeg (37.82 Kio) Vu 288 fois

L’heure est maintenant à l’analyse et à la réflexion pour améliorer et simplifier l’aile de jonque.

La piste envisagée est de revenir à un système d’écoute simple avec des nervures complètes du bord d’attaque au bord de fuite tout en gardant une flexibilité limité dans l’arrière des nervures en y limitant les entretoises.

A suivre !
Eric