Goélette Cardabela/Construction/Aménagements extérieurs

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Ce chapitre, Aménagements extérieurs, explique comment la goélette a été conçue, là haut sur le plateau du Larzac où poussent les belles cardes, Cardabela en occitan.

Avant de commencer les travaux d'aménagements extérieurs, avant de se lancer dans des commandes, il est bon de connaître les efforts qui s'exercent sur les structures de la goélette. On ne peut pas toujours se fier aux commerciaux, mieux vaut savoir de quoi on parle. Mieux vaut s'adresser aux fabricants des mâts plutôt qu'aux revendeurs.

Les calculs proposés à la lecture sont ceux de la construction d'origine; peu de chose ont changé à part la pose d'un enrouleur de génois et d'un bout-dehors pour un génois double de 130 m² sur emmagasineur. Ces nouvelle dispositions ont annulé le dispositif d'escamotage du beaupré, incompatible avec l'enrouleur de génois.

L'étai de trinquette reste en place telle qu'elle était à son origine; elle est très utile par gros temps avec sa trinquette, bômée ou non, et son tourmentin.

Quelques données à retenir[modifier | modifier le wikicode]

Caractéristiques à retenir pour le calcul de la structure extérieure 
  • Couple de redressement lège à 15° de gîte : 3 000 m·kgf. C'est la meilleure option pour remonter au près sans dérive relevable en position basse.
  • Couple de redressement lège à 30° de gîte : 6 000 m·kgf. pont à raz de l'eau c'est la gîte lège limite.
On peut augmenter le couple de redressement pour de long bords par le remplissage des ballasts. Dans la pratique on ne remplit les ballasts que lorsqu'il y a risque de chavirage, pour augmenter la facilité de redressement du bateau.
Tableau de la pression dynamique moyenne dans la voilure
Pression en kgf / m²
Vent en nœuds
Hauteur probable des vagues en mètres (h-max)
Force Pression Vent Vagues
F 6 10 22 - 27 3 (4)
F 7 15 28 - 33 4 (5,5)
F 8 23 34 - 40 5,5 (7,5)
F 9 32 41 - 47 7 (10)
Force d'avancement 
  • Pour un voilier on sait qu'il faut exercer une force de 25 à 27 kg par tonne pour avancer à une allure égale à 80 % de la vitesse théorique maximale.
Au moteur : Pour Cardabela, à 15 tonnes, il lui faut une force de (4 000 Nw) 407 kgf pour arriver à une vitesse de 7 nœuds.
À la voile : Au près serré la force d'avancement est de l'ordre de 0,2 fois la force latérale à la gîte. Pour Cardabela ce serait 2000 kgf pour atteindre cette vitesse de 7 nœuds. Cela n'est jamais arrivé... Quand on arrive à une vitesse supérieure à 3 nœuds, au près serré, on est déjà très contents.
Exemple d'évaluation de la surface de voile avec un vent de force 5 (F6 en dynamique au près) 
Si on estime le centre vélique à 6 mètres au dessus du centre anti-dérive, avec un couple de redressement de 3 000 mètre-kilogramme, on peut estimer à 500 kgf la force de pression latérale dans la voilure ; entre 50 et 70 m² de voilure, pour le près serré. Avec un vent à 45° on estime à 500 kgf la force vers l'avant et à 700 kgf la force de pression dans la voilure
Fardage 
  • Le fardage est très important pour laisser la place pour la vie à bord.
Fardage de face 2,5 m au dessus de l'eau et 4 m de large au maître bau, on peut envisager un fardage de 12 m² pour la coque auquel il faut ajouter le fardage des hauts (mâts et voiles); disons 20m² de face.
En statique on sait que le moteur de 75 CV peut avoir une poussée maximale de 900 daN. La force limite du vent de face; sans tenir compte des vagues est de 900 / 20 = 45 daN par m²; ceci correspond à un vent moyen de force 9.
Au moteur, en raison du fardage, on ne pourra probablement par remonter un chenal au delà de force 8.
Le fardage latéral, très pénalisant à la voile, il faut compter sur 14 * 2,5 = 35 m².
Avec des vents de travers et arrière il n'y a pas lieu de se faire du souci.
Avec un vent apparent de 45°, F6 comme ci-dessus, 35 * sinus(45) * 10 = 350 kgf dans la direction du vent ou 247 kgf contre l'avancement qui vient en déduction des 500 kgf calculés précédemment. Avec un effort sur l'avant de 250 kgf on peut atteindre 5 nœuds. Voir calculs moteur Volvo D2-75 à 5 nœuds.
À la voile, dans ces conditions :
Vent réel F5, vent apparent F6; bateau à 45° du vent; voilure 70 m² ; gîte 15°
on peut estimer que on ne pourra pas atteindre une vitesse supérieure à 5 nœuds.

Le beaupré[modifier | modifier le wikicode]

Beaupré modifié en mai 2012

Le beaupré initial a été modifié en mai 2012 pour ajouter un bout dehors nécessaire à l'envoi d'un génois double de 130 m².

Un davier auto-basculant provisoire avec une ancre soc de charrue de 28 kg a été installé afin d'effectuer des essais pendant la croisière d'été. Auparavant, l'ancre plate de 40 kg était remontée par son orin jusque sous la barre de flèche centrale du beaupré.

Ces nouveaux dispositifs ont donné entière satisfaction pendant la Virée des papii de l'APPGM en juin - juillet.

Il sera cependant nécessaire de consolider l'assise du davier.

Les mâts[modifier | modifier le wikicode]

Les mâts sont en aluminium ainsi que les barres de flèches.

Caractéristiques de l'aluminium 
Densité (Poids de l'aluminium pour 1 décimètre-cube) : 2,7 kg/dm3
Résistance de rupture à la compression : 60 kg/mm² (6 000 kg/cm²)
Résistance de travail avec un coefficient de sécurité de 3 = 2 000 kg/cm²
Liens vers les calculs des espars
Construction_navale/Calcul_des_espars#Calcul_de_résistance_à_la_compression
Construction_navale/Calcul_des_espars#Calcul_de_la_résistance_au_flambage

Le mât de misaine[modifier | modifier le wikicode]

Dimensions 
Section : 24 x 20 cm ; longueur : 13,5 m ; épaisseur : 0,4 cm ; poids au mètre : 7,46 kg ; section = 28 cm²

Résistance à la compression[modifier | modifier le wikicode]

Résistance à la rupture 
Résistance au travail avec un coefficient de sécurité de 3 

Résistance au flambage[modifier | modifier le wikicode]

Tableau des charges pratiques
Coefficient de sécurité Mât de misaine Prévisions pour l'épontille
5
3

Épontille de misaine[modifier | modifier le wikicode]

On voit ici le chapeau qui recouvre l'épontille de misaine de la goélette Cardabela afin répartir la charge sur l'épontille
Caractéristiques de l'épontille 
Iroko, Section 22 cm x 7 cm = 154 cm²
Les mesures sur les échantillons de 1 cm² ont indiqué une rupture de la structure fibreuse à partir de 500 kgf
Résistance à la compression avant rupture 
Résistance à la compression 
pour un coefficient de sécurité de 3
pour un coefficient de sécurité de 5

Note : Pour l'iroko on peut prendre un coefficient de sécurité de 3 à 5, car le bois s'écrase. Pour des bois qui risquent d'éclater on prend généralement un coefficient de sécurité jusqu'à 7 pour tenir compte de l'inhomogénéité du bois.

Résistance au flambage de l'épontille
Charge pratique au flambage pour l'épontille de misaine 
avec un coefficient de sécurité de 5.
Note : Pour l'iroko on peut prendre un coefficient de sécurité de 5, car le bois s'écrase et risque peu de flamber.

Résumé pour le mât de misaine[modifier | modifier le wikicode]

Synthèse pour l'ensemble mât de misaine - épontille
Coefficient de sécurité Résistance globale
5
3

La résistance à la compression de l'épontille est le point faible de l'ensemble.
Il faut comparer cette résistance à la pression du mât sur l'épontille.

Haubanage du mât de misaine[modifier | modifier le wikicode]

Goélette Cardabela/plans#Plans du haubanage

Un mât guidé par un hauban doit faire avec lui un angle minimum de 14 degrés qui correspond à un rapport voisin de 25% entre la barre de flèche et la hauteur libre. (Tangente de 14° # 0,25)
Par exemple, pour un point de fixation à 6 mètres pour un bas hauban, l'écart entre le pied du mât et le point d'attache au pont (ou au bordé) devra être de 1,50 mètre.
De même pour un galhauban dont le point d'attache se trouve 6 mètres au dessus de la barre de flèche qui devra avoir une longueur de 1,50 mètre.
Dans le cas où le pont serait trop étroit on peut envisager de monter des galhaubans. Il faut dans tous les cas éviter un rapport inférieur à 1/5; où la longueur de barre de flèche est inférieure à 5 fois la hauteur libre guidée. Préférer l'ajout de barres de flèches.

Étude du gréement dormant
L'effort de compression maximal du mât de misaine peut être évalué à la plus grande des deux valeurs de compression, en statique, et en dynamique, arrondi à :

Choix des câbles du mât de misaine[modifier | modifier le wikicode]

Caractéristiques des câbles "Inox" du gréement
Diamètres en mm
Poids en kgp
Rupture en kgf (ou en daN)
Diamètre Poids au mètre Résistance à la rupture
diamètre 6 0,1782 3 850
diamètre 8 0,3168 5 383
diamètre 10 0,495 8 410
diamètre 12 0,72 12 111

Le triangle avant permet d'évaluer l'effort sur le marocain :

Effort longitudinal sur l'étai 3 600 kgf
Distance entre le pied de mât et le point d'amure de l'étai # 6 mètres.
Hauteur du mât de misaine = 13,5 m
F = 3 600 * 6 / (6² + 13,5²)1/2 = 1 462 kgf
Effort longitudinal sur l'étai de trinquette 2 100 kgf
Distance entre le pied de mât et le point d'amure de l'étai de trinquette # 4 mètres.
Hauteur du point d'attache au mât de misaine = 9,3 m
Effort longitudinal au point d'attache : 2 100 * 4 (4² + 9,3²)1/2 = 830 kgf
Couple longitudinal en tête de mât : 830 * 9,3 = 7 719 mkgf
Effort reporté en tête de mât en ignorant l'effet des fausses-bastaques :
7 719 / 13,5 = 572 kgf
Effort total sur le marocain : 1 462 + 572 = 2 034 kgf

Le triangle de sous barbe permet d'évaluer l'effort sur le câble :

F = 3 600 * (1,5²+1,8²)1/2 / 1,8 = 4 680 kgf
Choix des câbles "Inox" du gréement de misaine
Effort en kgf (ou en daN)
Diamètres en mm
Câble Effort estimé Diamètre choisi
étai 3 600 10
étai de trinquette 2 100 10
haubans de tête 3 600 10
fausses bastaques 8 ou 10
haubans et bas-haubans 8
marocain 2 034 6 ou 8
sous barbe 4 680 12

Le mât d'artimon[modifier | modifier le wikicode]

Mât Marco Polo ME47 en aluminium
Dimensions 
Section : 20 x 14 cm ; longueur : 13,5 m ; épaisseur : 0,4 cm ; poids au mètre : 5,77 kg ; section = 21,5 cm²

Résistance à la compression[modifier | modifier le wikicode]

Résistance à la rupture 
Résistance au travail avec un coefficient de sécurité de 3 

Résistance au flambage du mât[modifier | modifier le wikicode]

k = 1 pour deux extrémités guidées.
avec D et d en cm
IG = 3,14 / 32 * (174 - 16,24) = 1438 cm⁴
I = IG * Pd / D
I = 1438 * 14 / 17 = 1184 cm⁴
avec I0 en cm4; L en mètre; E = 700000 kg/cm² (70 GPa);
Tronçon de mât le plus long : 4,6 m
Pr = 700 * 1184 / 4,6² = 39 168 kgf
Tableau des charges pratiques à prévoir pour l'épontille d'artimon
Coefficient de sécurité Mât d'artimon Prévisions pour l'épontille
5
3

Épontille d'artimon[modifier | modifier le wikicode]

L'épontille d'artimon est en kotibé monobloc de longueur libre maximale de 1,87 m, de section rectangulaire h = 24 cm x b = 5 cm, maintenu en bas par un plancher et en haut entre la table à cartes et la table aux instruments.

Résistance au flambage de l'épontille d'artimon 
avec I en cm⁴; Len mètre E = 110000 kg/cm²
Charge pratique pour le kotibé (droit fil) Pp = Pr /5 
avec un coefficient de sécurité de 5.

Note : Pour le kotibé spécialement choisi en droit fil on peut prendre un coefficient de sécurité de 5.

Résumé pour le mât d'artimon[modifier | modifier le wikicode]

Coefficient de sécurité = 5 
Résistance à la compression pour le mât :
Résistance au flambage pour le mât :
Résistance à la compression pour l'épontille :
Résistance au flambage pour l'épontille :
Coefficient de sécurité = 3 
Résistance à la compression pour le mât :
Résistance au flambage pour le mât :
Résistance à la compression pour l'épontille :
Résistance au flambage pour l'épontille :
Synthèse pour l'ensemble mât - épontille d'artimon
Coefficient de sécurité Résistance globale
5
3

La résistance au flambage du mât d'artimon est le point le faible de l'ensemble, à comparer à l'effort dû au haubanage.

Haubanage du mât d'artimon[modifier | modifier le wikicode]

Goélette Cardabela/plans#Plans du haubanage

Le mât d'artimon tout comme le mât de misaine peut pivoter autour d'un axe situé sous l'avant du pied de mât.
On peut hisser le mât d'artimon, par l'arrière, à l'aide des drisses du mât de misaine. Les haubans doivent être fixés, en place. Les marches fixées sur le mât de misaine permet d'y monter pour goupiller la ferrure de tête de mât au marocain qui relie les deux têtes de mât. Le mât d'artimon prend naturellement sa place en tirant sur la drisse de la voile, directement ou en prenant appui sur la bôme avec l'aide d'un palan.
La mise en place du mât, autre que la procédure ci-dessus, n'a pas été testée.
Diamètre des câbles 
Effort sur les pataras 6240 kgf.
Les deux câbles de diamètre 8 mm sont équipés d'isolateurs pour les communications HF sur la bandes radio-amateurs 10 mètres.
Câbles de haubans de tête de mât : 8 mm
Câbles des bas haubans et haubans intermédiaires : 6 mm

Les filières[modifier | modifier le wikicode]

les filières sont amarrées au pont à l'avant et à l'arrière, faute de balcons qui gênent les manœuvres de voilure à avant.

Les filières sont guidées par des chandeliers de 60 cm, surélevées de 10 cm par fixation sur les listons. Elles sont tendues par des petits ridoirs de résistance conformes à la règlementation, capables de résister à la chute d'un homme par dessus bord.

Les dérives relevables[modifier | modifier le wikicode]

  1. La résistance est assurée par une planche de bois imputrescible de 4 m de long par 15 cm de large et 36 mm d'épaisseur. Cette planche est amincie progressivement depuis le niveau de flottaison jusqu'à son extrémité inférieure, sur une seule face.
  2. La surface anti-dérive est constituée de contreplaqué CTBX de 2,5 m par 50 cm en 10 mm d'épaisseur.
  3. On découpe le contreplaqué à chaque extrémité avec un angle de 60 degrés qui correspond à l'inclinaison des passages aménagés lors de la construction de la coque. Ces passages sont de 50,5 x 5 cm.
  4. Le contreplaqué est ensuite collé sur la planche de bois jusqu'à 20 cm de l'extrémité avec une colle souple genre sikaflex ou similaire ; éviter le colles dures et les colles blanches.
  5. Il est nécessaire de coller un renfort de compression et anti-torsion en haut de la plaque de contreplaqué.
  6. L'ensemble est ensuite travaillé à la ponceuse pour amincir légèrement le bord de fuite et préparer la planche pour une obtenir une finition d'aile.
  7. La forme est obtenue, sur l'avant, avec de la mousse polyuréthane et, sur l'arrière avec du contreplaqué marine de 3 mm d'épaisseur.
  8. La partie immergée est ensuite enduite par deux couches de résine époxy puis l'ensemble est peint selon les préférences de couleurs, avec une finition de peinture anti-salissure sous-marine pour les parties immergées.
Dérives en place
Dérives en place remontées.
Stratification du puits de dérive bâbord
La dérive peut et doit pouvoir casser
  • La résistance est assurée par une planche de bois imputrescible de 4 m de long par 15 cm de large et 36 mm d'épaisseur. Cette planche est amincie progressivement depuis le niveau de flottaison jusqu'à son extrémité inférieure, sur une seule face.
  • La surface anti-dérive est constituée de contreplaqué CTBX de 2,5 m par 50 cm en 10 mm d'épaisseur.
  • On découpe le contreplaqué à chaque extrémité avec un angle de 60 degrés qui correspond à l'inclinaison des passages aménagés lors de la construction de la coque. Ces passages sont de 50,5 x 5 cm.
4. Collage planche-CTBX 10mm
5. Renfort anti-torsion
  • Le contreplaqué est ensuite collé sur la planche de bois jusqu'à 20 cm de l'extrémité avec une colle souple genre sikaflex ou similaire ; éviter le colles dures et les colles blanches.
  • Il est nécessaire de coller un renfort de compression et anti-torsion en haut de la plaque de contreplaqué.
5. Collage du renfort
6. Collage de l'extrados en CP 3mm
  • La forme est obtenue, sur l'avant, avec de la mousse polyuréthane et, sur l'arrière avec du contreplaqué marine de 3 mm d'épaisseur.
7. Affinage des bords et masticage
7. Mise en forme du bord d'attaque
  • L'ensemble est ensuite travaillé à la ponceuse pour amincir légèrement le bord de fuite et préparer la planche pour une obtenir une finition d'aile.
8. Époxy et anti-salissures
8. Dérives terminées
  • La partie immergée est ensuite enduite par deux couches de résine époxy puis l'ensemble est peint selon les préférences de couleurs, avec une finition de peinture anti-salissure sous-marine pour les parties immergées.