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Une voile est une pièce de tissu, dont la taille peut varier de
quelques mètre carrés à plusieurs centaines de mètre carrés, qui, grâce à l'action du vent,
sert à faire avancer un véhicule. Les voiles sont utilisées sur des voiliers, planches à voile,
mais aussi sur des véhicules terrestres (chars à voiles).
| Sommaire |
Le principe de fonctionnement d'une voile dépend de l'allure du navire, c'est-à-dire de la direction du navire par rapport au vent.
Lorsque le navire remonte par rapport au vent, l'écoulement du vent le long de la voile crée une différence de pression entre le côté au vent (extrados) et le côté sous le vent (intrados). En fait, une dépression se forme sur l'extrados, ce qui « tire » le navire, et lui permet de remonter au vent. C'est ce même phénomère, appliqué à une aile d'avion, qui lui permet de voler.
Sous ce type d'allure, la performance de la voile est maximale lorsque les écoulement sont laminaires. Les marins cherchent donc à régler la voile de manière à obtenir la forme qui permet d'obtenir ces écoulements laminaires sur la plus grande surface de voile possible. Ceci demande une attention constante, car le réglage doit être adapté aux variations de vitesse, de cap, et aux changements du vent.
Afin d'améliorer les performances des voiliers, les architectes de bateaux de course jouent aussi sur la forme du mât (mâts aile), afin d'améliorer encore ces écoulements.
En fonctionnement laminaire, la voile exerce une force propulsive tant que son angle par rapport au vent apparent reste suffisamment grand ( de l'ordre de 30 degrés). Ceci à pour conséquence surprenante qu'il est possible, avec un véhicule offrant une faible résistance à l'avancement, d'aller plus vite que le vent. C'est le cas par exemple des planches à voiles, des multicoques, de certains monocoques conçus pour déjauger, et des chars à voiles.
La force exercée par le vent sur la voile est à peu près perpendiculaire au plan de voilure. La composante de cette force qui est parallèle à l'axe du navire est la force propulsive. L'autre composante, perpendiculaire à l'axe du navire, à tendance à le faire dériver, mais peut aussi provoquer une gite (le navire penche sur le côté), et peut compromettre dangereusement son équilibre, voire le faire chavirer.
Pour compenser cet effet néfaste, plusieurs stratégies sont utilisées:
Lorsque le navire s'éloigne du vent, les écoulements le long de la voile deviennent turbulents. Le vent pousse litéralement la voile. Pour obtenir une propulsion efficace, il faut alors orienter différement la voile de manière à ce qu'elle soit perpendiculaire à l'axe du vent. Il faut aussi régler la voile de façon à ce qu'elle soit le plus creuse possible.
Des voiles extrèmement creuses ont été conçues à cet effet, telles les spinnakers (ou « spis ») ou les gennakers.
Si le bateau est au vent arrière, la vitesse à tendance à réduire le vent apparent. Ainsi, contrairement à l'intuition, cette allure n'est pas la plus rapide, car il n'est pas possible d'aller plus vite que le vent. La façon la plus rapide pour aller à un point sous le vent consiste alors parfois à tirer des bords dans une direction légèrement éloignée de l'axe du vent (grand largue).
Aux allures portantes, la force du vent sur la voile à tendance à enfoncer l'avant du bateau. Cela peut être dangereux, particulièrement sur les multicoques, et provoquer un enfournement. La coque sous le vent plonge alors brutalement sous l'eau. Le ralentissement violent qui en résulte peut faire chavirer le bateau sur l'avant. À grande vitesse, cette allure nécessite une attention soutenue de l'équipage.
Dans un gréement classique, les voiles situées à l'avant du mât sont nommées focs.
Ils sont nommés selons leurs tailles (du plus petit au plus grand) : tourmentin, foc, foc inter, génois. Quand plusieurs focs sont associés on parle de trinquettes.
La voile située à l'arrière du mât est nommée grand-voile. La voile ronde légère et généralement colorée utilisée par
vent venant de l'arrière est nommée spinnaker ou spi.
Les voiles modernes sont constituées de fibres synthétiques.
Les voiles grand public sont en majorité fabriquées en polyester (ou dacron). Les
voiles constituées de carbone ou de kevlar
sont utilisées pour les compétitions. Ces fibres permettent de diminuer le poid des voiles tout en augmentant leur rigidité mais
elles sont peu résistantes aux UV.
Sur les voiliers modernes les voiles sont fréquemment de type « à enrouleur » c'est-à-dire qu'elles s'enroulent autour d'un tube pour diminuer leur surface exposée. Ce système permet de réduire considérablement le nombre de voiles nécessaires. Ainsi on n'utilise plus qu'un seul foc au lieu des 4 ou 5 précédents : génois, inter, foc de route, trinquette, tourmentin. L'opération de diminution de toile sur une voile classique se nomme prendre un ris.
