Afin de réduire la traînée de l'Aile d'eau, il faut réduire la traînée de l'élément de liaison si celui-ci est sous-marin.
L'élément de liaison le plus simple est un câble de section ronde. Cependant, comme déjà discuté précédemment, le câble de section ronde a une traînée importante et peut créer d'importantes vibrations.
Dans l'article câble profilé j'ai dressé un état de l'art.
Plusieurs éléments ressortent de cette étude :
- il faut mieux essayer de donner une forme profilée au câble plutôt que rajouter un carénage pour éviter d'augmenter la section frontale.
- une forme profilée va avoir un comportement instable si la ligne de tension est en arrière du foyer.
- une solution pour avancer la ligne de tension est d'avoir un profil pré-courbé plus grand que la courbure naturelle du câble (équation de la chainette ou caténaire)
Cette solution est illustrée sur les photographies suivantes. Sur la première photo, on voit une bande de papier découpée de manière à avoir une forme pré-courbée.Le bord d'attaque est à droite, le bord de fuite à gauche. Sur la deuxième photo, la bande de papier est mise sous tension. Cela permet de tendre le bord d'attaque et de mettre du mou dans le bord de fuite, ce qui va empêcher d'avoir une divergence.
Cette solution a pour la première fois été proposée dans le brevet d'Alexander Sahlin.
Le processus de fabrication était basé sur un moule courbe avec des fibres de carbone unidirectionnelles sur le bord d'attaque et des fibres de verres (moins raides) autour d'un cœur en mousse sur la partie arrière. Cette solution a par contre l'inconvénient de donner un ensemble rigide, ce qui associé à la longueur donne aussi un ensemble potentiellement fragile.
Pour tenter de remédier à ces problèmes, ma proposition est d'essayer de tresser un câble en 3D afin d'obtenir la forme souhaitée plutôt que de tresser un câble avec une section ronde.
N'étant pas expert en tressage à la base, j'ai commencé à regarder des tutos youtube tressage.
J'ai acheté un kit de scoubidou pour pouvoir m'entraîner et mieux comprendre les principes.
La tresse de base a besoin d'au moins 3 brins (d'où le nom). Le motif de tresse correspondant est unique, mais lorsque l'on rajoute des brins supplémentaires, les possibilités augmentent de manière polynomiales.
J'ai découvert qu'une théorie mathématique des tresses a été développé. Elle permet de décrire une tresse à partir d'une formule décrivant la manière dont elle est créé. On considère les brins du côté qui n'a pas encore été tressé. On peut les disposer les uns à la suite des autres. Les brins peuvent alors être numérotés de gauche à droite dans le sens usuel de la lecture. Les opérations sont ensuite codées avec des lettres de l'alphabet. Le "a" et le "A" vont par exemple correspondre à un échange du 1er brin (le plus à gauche) avec le 2ème brin (le voisin de droite). L'utilisation d'une minuscule ou d'une majuscule va permettre de dire si le fil de gauche passe au-dessus ou en dessous de son voisin de droite.
La formule d'une tresse à 3 brins est donnée par :
aBaBaB
Ce motif peut ensuite être multiplié autant de fois que nécessaire, par exemple 2 fois :
aBaBaBaBaBaB = (aBaBaB)²
Des tresses régulières avec un nombre quelconque de brins peuvent être obtenues.
A partir de là comment créer une tresse courbe ? La première idée a été de prendre une tresse régulière standard puis de tresser un côté avec plus de tension que l'autre côté. Malheureusement, on se rend compte que les brins font des allers-retours d'un côté à l'autre. Au bout d'un certains temps, la tension se rééquilibre et on perd la capacité à courber la tresse.
La deuxième idée a fonctionné : on
considère maintenant 5 brins à partir desquels je veux créer une
tresse avec les 3 premiers brins avec une certaine tension (bord
d'attaque) et une tresse avec les 3 derniers brins avec une tension
moindre (bord de fuite). Vous l'aurez remarqué, le 3ème brin est
partagé entre les deux tresses, c'est lui qui assure la liaison.
J'ai trouvé cette formule qui permet de réaliser la tresse souhaitée (à checker) :
aBaBaBaBcDcDcDcD
Une fois la tresse réalisée, on se rend compte qu'elle ressemble un peu à un tissage.et qu'effectivement on peut conserver un côté tendu et un côté moins tendu ce qui va courber la tresse.
Pour obtenir un aspect ratio plus grand, le même principe peut-être étendu à 7 brins en faisant 3 tresses de 3 brins se mélangeant et ainsi de suite.
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Tresse à 5 brins formée avec une tresse avant (rouge, vert foncé et pâle) et tresse arrière (rouge, violet, bleu) avec un brin partagé (rouge)
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La tresse obtenue présente par contre une section avec une symétrie avant/arrière et non une forme de goutte d'eau.
L'idée suivante est d'utiliser une tresse à 4 brins (ronde) à l'avant et une tresse à 3 brins à l'arrière afin d'obtenir un profil asymétrique (avant/arrière) mais quasi symétrique droite/gauche.
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Tresse à 6 brins composée d'une tresse avant à 4 brins et d'une tresse arrière à 3 brins avec un brin commun (brin violet)
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L'idée est encore ici de ne pas s'arrêter mais de reprendre les principes mis en place pour concevoir un câble avec une section et une courbure sur mesure.
Mais tester la conception en fabriquant les foils à la main est long. Comment tester plus rapidement les idées ? La suite au prochain épisode.
