Voilier autonome ASV Artemis

Ce voilier autonome basé sur les fabuleux catamarans de l'América's cup décolle à partir de 10 nœuds de vent apparent générant une vitesse de 30 nœuds.
Il peut par exemple remonter un cours d'eau lorsque le vent est nul!!!!! (voir vidéo)
Le projet ajoute hélice et moteur électrique se régénérant lorsque le vent est puissant et permettant d'atteindre le seuil de 10 nœuds sans vent. D'où une vitesse constante de 30 nœuds soit 55km/h
à 8'40 sur cette vidéo:

il marche déjà https://www.saildrone.com/

Oui en version foil qui peut aller 3 fois plus vite que le vent.

figaro a écrit:

Oui en version foil qui peut aller 3 fois plus vite que le vent.

Salut,

c'est ça, je trouve ces bateaux géniaux pour ça: ils ont tellement peu de trainée, qu'ils sont capable de remonter un courant sans vent. beaucoup croient que c'est conceptuellement pas possible, mais ça l'est.

à la coupe de l'américa, les voiliers cherchaient les coins du plan d'eau qui avaient le plus de vent courants contraire pour maximiser leur vitesse par rapport au fond.

il y a même eu une passe d'arme, à mon avis peu comprise, ou le leader, alors très écarté en latéral du 2eme c'est mis a revenir couper la route de son challenger pour le forcer a empanner par le jeu des priorités de route, le faisant ainsi revenir à une vitesse inférieur à la vitesse du vent, et rendant ainsi le courant contraire défavorable a sa progression (du challenger), alors qu'elle l'était juste avant...

...quand les voiles deviennent le plan anti-dérive, et les foil/les dérives deviennent les plans propulseur . Remonter le courant revient donc a remonter au vent.

Gully

Il me faudra un schéma pour bien comprendre mais si je résumé avec mes mots :

Vu que la trainée et autres frottements du bateau deviennent négligeable, on peut tout autant :

_ utiliser l'énergie du vent dans la voile pour prendre appui sur la dérive et avancer .

_ utiliser l'énergie du courant d''eau sur la dérive et prendre appui sur la voile pour avancer.

Comme l'eau est 1000x plus lourde comme l'eau, son énergie récupérable (rappel E=1/2 m*v2) est immense comparé à l'air .
Il est possible de récupérer une quantité d'energie par la 2eme méthode suffisante pour avancer plus vite que le vent (en vitesse absolu).

J'ai bon ?

fabien a écrit:

Il me faudra un schéma pour bien comprendre mais si je résumé avec mes mots :

Vu que la trainée et autres frottements du bateau deviennent négligeable, on peut tout autant :

_ utiliser l'énergie du vent dans la voile pour prendre appui sur la dérive et avancer .

_ utiliser l'énergie du courant d''eau sur la dérive et prendre appui sur la voile pour avancer.

Comme l'eau est 1000x plus lourde comme l'eau, son énergie récupérable (rappel E=1/2 m*v2) est immense comparé à l'air .
Il est possible de récupérer une quantité d'energie par la 2eme méthode suffisante pour avancer plus vite que le vent (en vitesse absolu).

J'ai bon ?

Salut,

tout bon

En fait ce qui compte pour qu'un voilier (ou plus généralement un véhicule propulsé par le vent) avance c'est qu'il y ai un dfférentiel de vitesse entre les 2 milieux à l'interface duquel il évolue. C'est ce différentiel qui est transformé en déplacement.

(EDIT): du coup, courant contraire et vent portant = le différentiel le plus grand = le plus d'énergie récupérable
comme la trainée est faible, le résultat est une vitesse fond encore plus grande. Mais si le voilier n'est pas capable d'aller assez vite sur la surface (trop de trainée), alors l'énergie du courant n'est pas rentabilisé et celui ci ralenti le voilier par rapport au fond.

Je trouve ça beau .  

Et le top, c'est les voiles hélice. avec elle, on peut remonter on descendre dans la direction du vent, sans être limité par la vitesse de ce dernier car les pales se déplacent perpendiulairement au vent (mais du coup impossible de faire du vent de travers). donc avec le même raisonnement, on peut aller plsu vite que le vent, dans la direction du vent (ou l'opposé) pourvu que la trainée soit suffisemment fabile

Gully

gully-vert a écrit:

Et le top, c'est les voiles hélice. avec elle, on peut remonter on descendre dans la direction du vent, sans être limité par la vitesse de ce dernier car les pales se déplacent perpendiulairement au vent (mais du coup impossible de faire du vent de travers).
 

Pardon pour mon ignorance, c’est quoi ces «  voiles hélice » ?... Avez-vous un lien pour mieux visualiser ?
Est-ce l’équivalent de ce qu’on appelle une "voiture-eolienne" ou "éoline" ou "aeolus"...  sur roues ?
http://www.faiteslepleindavenir.com/2017/10/17/voitures-eoliennes-racing-aeolus/

Pourquoi «  impossible de faire du vent de travers » ?
L’hélice ne se met-elle pas toujours perpendiculaire au vent relatif ?

cyclopette a écrit:

gully-vert a écrit:

Et le top, c'est les voiles hélice. avec elle, on peut remonter on descendre dans la direction du vent, sans être limité par la vitesse de ce dernier car les pales se déplacent perpendiulairement au vent (mais du coup impossible de faire du vent de travers).
 

Pardon pour mon ignorance, c’est quoi ces «  voiles hélice » ?... Avez-vous un lien pour mieux visualiser ?
Est-ce l’équivalent de ce qu’on appelle une "voiture-eolienne" ou "éoline" ou "aeolus"...  sur roues ?
http://www.faiteslepleindavenir.com/2017/10/17/voitures-eoliennes-racing-aeolus/

Pourquoi «  impossible de faire du vent de travers » ?
L’hélice ne se met-elle pas toujours perpendiculaire au vent relatif ?

bonjour,

oui c'est bien ce genre d'engin. Quoi que ceux-ci passent par une transformation de l'énergie éolienne en électricité, ce qui réduit le rendement de l'ensemble.

voici un exemple d'une réalisation purement mécanique.
https://www.youtube.com/watch?v=5CcgmpBGSCI

qui a aussi réussi  remonter le vent, plein face, en allant à une vitesse plus élevée que celui-ci (mais dans le sens inverse donc..), moyennant un réglage différent


et ici en maquette pour illustrer la possibilité de remonter un courant, sans vent
https://www.youtube.com/watch?v=7xL8gRJ5F6k

il n'y a pas de trucage genre le tapis est incliné etc...

pour le vent de travers, vous avez raison. je simplifiai en considérent l'orientation de l'éolienne par rapport au vent. mais si l'éolienne est à 90° de véhicule je pense que la trainée sera plus élevée que dans l'axe du vehicule

Gully

Merci Gully, en effet c’est impressionnant ... ça déroute le bon sens commun.
Avez-vous une idée de ce que ça pourrait donner si le "courant contraire" , disons plutôt "mouvement initial" est donné par les jambes d’un cyclo-vélorizontaliste ???

cyclopette a écrit:

Merci Gully, en effet c’est impressionnant ... ça déroute le bon sens commun.
Avez-vous une idée de ce que ça pourrait donner si le "courant contraire" , disons plutôt "mouvement initial"  est donné par les jambes d’un cyclo-vélorizontaliste ???

bonsoir cyclopette.

tu as raison, gardon contact avec le vélocouché

dans le cas d'un véhicule couplé avec un "pédaleur", il se passerai la même chose, en mieux je pense: l'assistance du cyclo compenserait encore mieux la trainée, augmentant encore la vitesse d'équilibre. Comme n'importe quel voilier, qui s'aiderai du moteur. mais le réglage de la voile ou de l'hélice devra s'adapter car le vent apparent des pales ou de l'aile se rapprochera encore plus du vent de face. il faudra des profils avec une meilleure finesse.

mais si ton idée est que le pédaleur fournisse l'énergie à la place du courant (ou du vent), et bien... on retombe sur un vélo classique, ou une machine à faire du vent avec les mollets

Gully

Bonjour Gully,

Ta réponse est très sympa car ma question était confuse…  faisant quelques raccourcis entre  les «  moulins à roulettes »  et l’Artemis qui remonte le courant du fleuve, en l’absence de vent  ( vidéo du début ).
Il est évident qu’il y a un truc qui me manque mais ce n'est pas encore très clair….    , procédons par étape :


Il y a deux types de « moulins mobiles » , qui se distinguent par l’orientation de l’hélice et l’incidence des pales , ce que tu qualifiais de «  moyennant un réglage différent »  

1 - les  « éoliennes à roues »  qui captent l’énergie du vent, comme sur la vidéo, et la restituent aux roues via des moteurs électriques.
http://www.faiteslepleindavenir.com/2017/10/17/voitures-eoliennes-racing-aeolus/
Pour faire simple, ça capte le vent relatif ( d’où qu’il vienne ) et ça avance toujours dans le sens des roues ! C’est plus efficace face au vent que vent-de-cul.
Si on met un cycliste à bord, ça rajoute la puissance de ses muscles, mais c'est dérisoire si le vent souffle. En l’absence de vent, il faut surtout enlever le ventilo qui freine énormément. Mieux vaut un simple vélo.


2 - les « propulseurs à hélice »  qui captent via les roues l’énergie du mouvement ( ex. vidéo tapis roulant ) et la transmettent en prise directe à une hélice de poussée comme sur un avion, hydroglisseur…
Sur la vidéo du désert, on voit que c’est très laborieux de lancer le bignou : il est vaguement poussé par le vent qui vient de derrière, puis c’est seulement quand il se met en branle que l’hélice accélère et se met à pousser….
https://www.youtube.com/watch?v=5CcgmpBGSCI
Si on met un cycliste à bord, le machin va se mettre tout de suite en mouvement et accélérer beaucoup plus vite. Par contre, cette configuration-là, ne peut pas remonter le vent, sauf si on a un moteur, mais dans ce dernier cas, pas besoin du ventilo.

Avant de reformuler ma question bête d'hier soir,  peux-tu me dire si, jusque-là, je me trompe-je ?

salut cyclopette,

Dans la limite de ma compréhension des choses, tu as très bien résumé les choses. et du coup, je comprends ta question pour l'aspect dynamique du pédalage au décollage de l'engin.
Et effectivement, vent dans le dos ou vent de face, le réglage n'est pas le même, et en lisant les commentaires en dessous des vidéos j'ai cru comprendre que tout se joue dans le rapport de démultiplication entre les roues et l'hélice.

- Si le pas de l'hélice est plus faible que le périmètre des roues, alors l'hélice capte l'énergie du vent, et les roues fournissent la réaction (comme la dérive d'un voilier au près)

- Si l'hélice a un pas plus grand que le périmètre des roues, alors l'hélice tractera le véhicule, jusqu'à ce que son glissement soit égal à la différence entre les 2. Elle capte néanmoins l'énergie du vent dès lors qu'elle tourne, mais un peu comme un spi qui tracte un voilier vent portant). Je me dis à y réfléchir, que le glissement peu très bien augmenter jusqu'à ce que on revienne dans le 1er cas. pourvu que le profil des pales soit tolérant à l'incidence et garde une bonne portance malgré l'incidence augmentée. Cette configuration permet de remonter un courant sans vent réel, car l'hélice tracte.

J'imagine que tout le jeu est de bien adapter ce rapport de démultiplication hélice/roue et l'incidence/le profil des pâles

C'est ce même phénomène qui se passe avec les foiler de la dernière America-cup, à ceci près que les voiliers doivent tirer des bords pour récréer l'incidence par rapport au vent réel qui est naturelle dans le cas de l'hélice. la vitesse de déplacement "linéaire" des pâles est à rapprocher de la vitesse de déplacement du voilier dans sa propre direction. Les pales tirent un bord circulaire ou plutôt "spiral"


Gully

ici j'ai l'impression d'être dans la secte de l'énergie inépuisable ou du mouvement perpétuel, ou du moteur à eau.
Me trompe-je?

fpelu a écrit:

ici j'ai l'impression d'être dans la secte de l'énergie inépuisable ou du mouvement perpétuel, ou du moteur à eau.
Me trompe-je?

salut,

à non pas du tout. Ce sont des choses qui sont apprises en école d'architecture naval (je ne suis pas architecte naval, je précise. par contre, l'énergie, c'est ma formation et mon Métier)
Il n'y a rien a voir avec de la création d'énergie. Juste l'exploitation de l'énergie des fluides.

Quels phrase vous fait tiquer (j'ai du être imprécis ou flou)?

Gully

T'inquiète, je m'interroge seulement quand je vois qu'il est question d'engins qui remontent contre le vent rien qu'avec l'énergie du vent.
Je me vois à la pointe St Mathieu par force 12, j'ai déjà du mal à tenir debout…
Si on arrivait à remonter ce vent, ça se saurait, comme disent les gilets jaunes.
Mais je n'ai pas eu le temps de lire votre prose en détail.
A suivre.

fpelu a écrit:

T'inquiète, je m'interroge seulement quand je vois qu'il est question d'engins qui remontent contre le vent rien qu'avec l'énergie du vent.
Je me vois à la pointe St Mathieu par force 12, j'ai déjà du mal à tenir debout…
Si on arrivait à remonter ce vent, ça se saurait, comme disent les gilets jaunes.
Mais je n'ai pas eu le temps de lire votre prose en détail.
A suivre.

salut,

ok, je vois, force 12, le Problème est structurel, les vagues aussi qui emmechent d'aller vite.

les classe américa ne peuvent naviguer que sur mer plate, et pas au delà de 25 Kts en gros.

Et ces exploits de dépassement de la vitesse du vent se réalisent plutôt pour des vents faibles à modéré.

Tout le truc, c'est que la trainée de ces engins est très très faible (donc pas de vagues etc...).il suffit de voir leur sillage comparé aux hors bord survitaminés qui les suivent. Sur un habitable, et même un ultime, on oubli..

Mais pour être transparent, j'ai eu les même réaction en voyant ces sujets, et comme je suis voileux (8 ans de mini 6.50 + le reste ) et en plus ayant suivi toutes mes études dans la mécanique des fluides (mais pas le domaine de la propulsion vélique), j'ai tiqué et ai passé "quelques soirée" a vouloir démonter ce truc, jusqu'à ce que je comprenne pourquoi ça marchait.

alors impossible pour moi de ne pas essayer de partager. c'est plus fort que moi

à bientôt

Gully

pas impossible qu'il y ait déja un post "aeolus race" qq part .
et des pages en abondance sur" downwind faster than the wind"

gully-vert a écrit:

alors impossible pour moi de ne pas essayer de partager. c'est plus fort que moi

Oui et merci de partager sur ce sujet qui ouvre un champ de réflexions et perspectives passionnantes.
Tous les engins évoqués plus haut ne sont que des expérimentations en grandeur réelle. L’avenir retiendra ce qui est utile.


Pour revenir à l’Artemis dans l’embouchure de l’Amazone. En l’absence de vent, le bateau a besoin d’une mise en mouvement initiale ( courant de 10 mph ) pour créer un vent relatif dans ses voiles avant qu'il bifurque travers au courant et compte tenu du très bon rendement des foils, puisse remonter à contre-courant à 30 mpH, disent-ils… Mais on ne sait pas trop avec quel angle par rapport au flux du fleuve ?
La présentation laisse entendre « straight up » ce qui semble assez improbable et que notre ami fpelu va probablement qualifier de « miraculeux » !!!

As-tu une précision là-dessus ?

salut,

De ce que j'en comprend, pour les voiliers "à voile" il faut un angle vis a vis du courant, au même titre qu'il faut un angle avec le vent quand l'énergie vient  de lui. La portance nait d'une incidence à un moment ou un autre, ou alors les foils ont une incidence naturelle et des profils asymétriques.
Et en le disant ,  je pense que c'est ça car même les monocoques à dérive (sans même parler de foil) de course ont des profils de dérive asymétriques, qui ne sont de surcroit pas orienté dans l'axe du voilier (mais une dérive de chaque coté du coup). donc même si le voilier est positionné pile dans le sens du courant, cela génère une portance, ce qui lui permet d'avancer pour Artémis, et de moins reculer pour les voiliers plus lents.
d'ailleurs, sur l'eau, c'est impressionnant à voir l'effet de ces dérives assymétriques même sur des monocoques. On a l'impression que ces bateaux sont poussés par le coté ( vécu sur les courses mini_6.50, ou les "protos" ont des trajectoires improbables au départ, par rapport aux "séries" qui n'ont pas le droit aux dérives).

La trajectoire initiale qu'ils décrive doit simplement permettre d'amener les foils dans des plages de vitesse ou ils sont efficaces (plus la vitesse est grande, plus ils peuvent etre fin et petit, donc avec une trainée plus faible donc aller plus vite.. mais ils faut atteindre ces vitesses avant toute chose )
Gully

J'ai comme image, dis-moi si je me trompe, une savonnette pressée par 2 mains l'une représente le vent l'autre la force anti dérive, qui glisse entre les 2 à une vitesse bien supérieure à la vitesse de pression.

Salut,

Oui, c'est l'image qui est souvent utilisée (le noyaux d'olive qu'on envoyé aussi en pressant entre les 2 doigts).

pour affiner l'image, on peut imaginer que l'on presse la savonnette mais avec un décalage en hauteur entre la pression de chaque coté (pour figurer d'un coté la pression de l'eau ou du sol, et de l'autre, la pression de l'air. Ce décalage génère un couple de chavirage, compensé par la structure de la "savonnette" (soit un contrepoids (quille d'un monocoques sur l'eau, 2 roues qui penche sur terre, etc..), soit une béquille (multicoque, roulette sur un vélo, 3 ou 4 roues, etc..)

Et l'image montre bien que ce n'est pas plus l'une ou l'autre des 2 forcee qui génèrent le déplacement, il faut les 2 qui agissent en symétrie


Gully
PS: Joyeux Noël à tous