Gouvernail
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Le gouvernail est un dispositif mobile destiné au contrôle directionnel d'un bateau et plus généralement de tout engin se déplaçant sur l'eau, dans l'eau ou dans l'air.
Pour les aéronefs (avions, planeurs, dirigeables) et les engins à effet de sol (aéroglisseurs, hydroglisseurs, WIG), le terme générique "gouverne de direction" ou bien "volet de direction" ou encore plus simplement "direction" est davantage utilisé.
On traitera donc ici le cas des bateaux.
Sommaire |
[modifier] Histoire
Les embarcations maritimes de l'Antiquité, même les plus importantes, étaient équipées de deux rames, l'une à bâbord, l'autre à tribord, fixées de façon que leur extrémité plonge dans l'eau en arrière de la poupe. Cette technique est concurrencée à partir du Xe siècle par une autre, qui consiste à n'utiliser qu'un seul aviron latéral, fixé en général à tribord. Le gouvernail d'étambot, monté sur un axe vertical, dans l'axe du navire, apparaît dans les villes hanséatiques de la Baltique, au XIIIe siècle. Mais on a retrouvé son modèle en Chine, sur la maquette en terre cuite d'un bateau, objet funéraire des Han de l'Est (25-220 après J.-C.), exhumée à Canton.
[modifier] Description
C'est l'ensemble constitué par :
- . une surface immergée pouvant générer une portance latérale, généralement mobile autour d'un axe de rotation sensiblement vertical : le safran,
- . un prolongement hors de l'eau servant au contrôle en rotation du safran : la mèche de gouvernail (axe physique), la partie haute d'un safran extérieur,
- . un levier de commande : la barre, actionnée manuellement ou mécaniquement par des câbles ou des vérins.
Les gouvernails sont souvent placés dans le jet de l'hélice, ce qui augmente leur efficacité en marche avant (utilisation principale).
[modifier] Profil du safran
à développer
[modifier] Compensation
Le gouvernail peut être "compensé" pour diminuer les efforts de contrôle ; dans ce cas le safran se prolonge en avant de son axe de rotation.
Le taux de compensation est de l'ordre de 17 à 22 % ; au delà il risque d'y avoir une sur-compensation (la résultante ds efforts passe en avant de l'axe de rotation).
[modifier] Fixation du gouvernail à la coque
- - sur deux points. La mèche tourne en partie haute dans un tube (la jaumière), et en partie basse dans la crapaudine, pièce femelle fixée sur le talon (prolongement de la quille).
- - suspendu en porte à faux, auquel cas la mèche qui n'est pas tenue en partie basse travaille en flexion.
- - sans mèche, directement au tableau arrière (dériveurs, petits voiliers). Le safran est prolongé hors de l'eau et pivote sur des ferrures mâles et femelles appelées aiguillots et fémelots.
[modifier] Commande
manuelle (barre, stick), à câbles, à chaîne, par vérin électrique/hydraulique, commande à distance, à développer
[modifier] Types de gouvernails
- Gouvernail mobile à volet.
Un safran de gouvernail présente un profil généralement symétrique, non cambré, à la différence d'une aile d'avion. Il existe des gouvernails dont le safran comporte un volet mobile articulé à son extrémité arrière, permettant d'en augmenter la cambrure et donc l'effet (gouvernail type Becker).[1]
- Gouvernail fixe à volet
Dans le cas d'une propulsion par pods, si l'embase est fixe, le contrôle de direction est obtenu par un volet servant de safran installé au bord de fuite de l'embase. Dans ce cas l'hélice est forcément en amont (à l'avant) de la nacelle (pod). Quand le pod est pivotant (poussée vectorielle), il n'y a pas besoin de gouvernail.
Gouvernail de profondeur
Les sous-marins présentent en plus du gouvernail directionnel classique des gouvernails à axe horizontal servant à contrôler la trajectoire dans le plan vertical.
Gouvernail actif. Il existe des gouvernails portant un petit moteur et une hélice (très rare).
[modifier] Gouvernail automatique
Pour conserver la direction du bateau par rapport à un cap (navire à moteur ou voilier) ou par rapport au vent (voilier), le pilote automatique peut être :
- motorisé, à consigne de cap ou d'allure, la commande du gouvernail étant effectuée par vérin électrique ou hydraulique.
- non motorisé, à consigne d'allure (par rapport à la direction du vent), utilisé sur les voiliers : c'est la "girouette automatique" ou "conservateur d'allure". Dans ce cas un "aérien" (le capteur de direction du vent apparent) contrôle la direction de plusieurs façons :
. en orientant le gouvernail, ce qui demande un puissance d'aérien assez forte (girouette pendulaire) et/ou un gouvernail demandant peu d'effort de commande (safran suspendu compensé).
. en orientant un volet (à faible effort de commande) placé au bord de fuite du gouvernail qui oriente à son tour le gouvernail. Dans ce cas le volet de bord de fuite agit en sens inverse du gouvernail.
. en braquant une pelle immergée dont le débattement latéral (pendulaire) commande le gouvernail du bateau.
. en agissant sur un gouvernail supplémentaire, le gouvernail principal étant bloqué.
