Un peu de kite!

Le vent étant enfin de retour ici (à Quimiac), je suis allé faire un peu de kite à Pont-Mahé, ce spot qui est aussi un super lieu pour des essais.
J'ai commencé par naviguer, puis suis resté juste avec l'aile pour réfléchir quelques minutes à l'installation d'un système sur une aile existante.

Le vent était régulier d'une vingtaine de nœuds et j'utilisais une aile best waroo de 11m2 avec une barre best (environ 40cm de longueur).
Je ne connais pas la longueur de mes lignes, mais disons 25m.

J'ai d'abord essayé de mesurer l'angle de l'aile au zenith. Pas facile depuis le bas des lignes. Plus que 45°. Je pense environ 60°. J'ai ensuite essayé d'estimer la force dans le kite, en essayant de prendre à la main le point d'accroche des lignes avants. L'aile au zenith j'arrive à tirer l'aile à la main vers moi, mais c'est dur. Je pense que la traction est d'une dizaine de kilo.
Autre repère, l'inclinaison de mon corps par rapport à la verticale que je dirais d'environ 5°. Le centre de gravité étant situé à 55% de la stature, cela donne pour une taille de 1.8m un centre de gravité à 1m du sol.
Le couple lié au poids serait alors de 70N.m environ.
Si l'on considère l'équilibre avec le couple créé par le kite cela donne en considérant que le point d'accroche du kite est au niveau du centre de gravité
F*sin(90-69+5)*1=70N.m soit 12kg, ce qui est cohérent.
Notons au passage, que cette démarche de calcul, pourrait-être appliquée à des photos de kiter en navigation pour estimer la force et la puissance (si l'on connait la vitesse), comme le faisait Jim Drake, l'inventeur de la planche à voile (maintenant décédé) et que j'avais rencontré il y a quelques années.

Je me suis ensuite amusé à chronométrer le temps que je pouvais mettre à envoyer l'aile d'un bord de fenêtre à l'autre tout en conservant le contrôle, c'est à dire en passant presque par le zénith. Il faut environ 6s pour faire moins de 180° (disons 150°), soit 12s aller retour. Cela donne environ 25°/s.
Pour une latence actuelle du positionnement vidéo de 0.5s à 1s cela donne une idée des performances qui peuvent être attendues sans contrôle prédictif.

J'ai ensuite essayé de donner des commandes de barres +/100% et de voir le temps de réaction de l'aile.
Ce temps de réaction dépend du bordé-choqué. Je ne pouvais guère faire plus d'une 1s de chaque côté, soit 2s de période. Au delà le kite pouvait devenir trop puissant.
Lorsque la voile était choquée, le kite tournait d'environ 15°, sans qu'un régime permanent soit vraiment obtenus (retards importants)
Lorsque la voile était bordée, le kite tournait d'environ 45°.
Le retard n'est pas négligeable, surtout lorsque les lignes sont choquées. Les lignes arrières sont alors un peu flottantes (pas vraiment sous tension) et la vitesse de propagation des ondes dans un câble varie avec la racine carrée de la tension (voir l'article wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_sur_une_corde_vibrante). Le retard est de l'ordre de 0.5s.
Heureusement, le kite est également moins sensible aux perturbations dans ce cas.
J'ai trouvé sur ce site http://www.michigankoi.com/KEVLAR-KITE-LINE-KITE-AND-LINE-sc-437.html un exemple de données sur les caractéristiques des lignes. Pour 50kg de résistance, on a donc environ 100g pour 300m. Je pense que c'est plus pour des lignes de kite qui ont des résistances de 300kg environ. Si l'on multiplie le poids par 6 (au pif...), et que l'on considère que la tension dans les arrières et 10% de celle des avants, et que l'on oublie de compter le nombre de lignes, on arrive à une vitesse de 70m/s et l'on retrouve environ le retard estimé de 0.5s (très grossièrement et aux ordres de grandeur d'erreur près.).

Concernant la stabilité de l'aile, l'aile est instable lorsque la voile est choquée, mais stable lorsque la voile est bordée. Il n'y aurait donc quasiment pas besoin de pilote automatique dans ce cas là!

J'ai très bien réussi à piloter en fermant les yeux. Pour cela, j'utilise surtout le ressenti des efforts au niveau du harnais, qui me donne la direction du cerf-volant. Cela reste cependant assez vague et n'est pas suffisamment précis pour faire du pilotage près du sol.

J'ai réfléchi à la disposition des capteurs.
Pour la caméra, c'est assez clair : il faut la placer sur les lignes avants à l'endroit où les deux lignes se séparent. Il y a alors un petit v d'une quinzaine de ° qui permettra de stabiliser la caméra. Les lignes avants sont tout le temps sous tension et bien dirigées vers le cerfs-volant. Je n'ai pas trouvé de vidéo sur youtube avec une gopro à ce niveau, mais je pense que çela a déjà été fait.

Pour le capteur d'angle de barre, je pense qu'il faut rajouter une petite gaine coulissante d'une dizaine de cm sur les lignes avant, sous la barre et fixer un levier entre cette gaine et la barre. Un petit potard verra ensuite l'affaire.

Il est apparu plus haut que la position du bordé-choqué est importante sur la dynamique de l'aile, même en rotation. Je n'ai pas trouvé de solution élégante pour faire cette mesure. Un système de poulie avec aller-retour? Un capteur optique? Une résistance linéaire?

Une autre difficulté est les mouvements de rotations de la barre autour de l'axe des lignes avants.  Comment faire pour empêcher cette rotation et amortir les mouvements de barre afin que ce ne soit pas dangereux? En utilisant des petits sandows?

Je suis ensuite reparti naviguer. J'ai noté une dernière chose, qui est l'importance de l'horizon pour le placement de l'aile en navigation, notamment lors de la navigation au près. Le bas de l'aile est à environ 1 largeur à 2 largeurs du sol. Une telle précision ne peut je pense être atteinte que par un positionnement relatif (par exemple visuel).