Lorsque vous êtes sur le point de tomber en faisant du vélo, vous vous dirigez dans la direction de la chute sans même vous en rendre compte. Cette correction peut être expliquée en utilisant les principes de la physique; vos soutiens, c'est-à-dire les roues, reste en équilibre grâce au centre de gravité. Maintenant, pour la toute première fois, il a également été prouvé scientifiquement que ce principe de stabilité du vélo peut également être utilisé pour maintenir la stabilité d'un hydrofoil, comme le TU Delft Solar Boat. Les étudiants ont récemment publié leurs découvertes dans le Naval Engineers Journal, une revue académique publiée par l'American Society of Naval Engineers.

Modèle mathématique

Les foils (ou entretoises) sont de petites ailes sous un bateau, lequel, à condition que le bateau se déplace à une vitesse suffisante, peut soulever la coque hors de l'eau de la même manière que les ailes d'un avion soulèvent la coque d'un avion dans les airs. Les scientifiques et les chercheurs luttent depuis de nombreuses années pour relever le défi d'améliorer la stabilité des «bateaux volants». Les étudiants Gijsbert van Marrewijk et Johan Schonebaum ont été saisis par ce phénomène depuis qu'ils étaient membres de la TU Delft Solar Boat Team en 2013. l'eau resterait stable comme on reste debout sur un vélo, " dit Marrewijk. En expérimentant avec le bateau solaire TU Delft 2016, conçu et construit par les étudiants de la TU Delft sous la supervision du chercheur cycliste Arend Schwab, ils ont montré que l'hydroptère peut en effet être maintenu droit pendant le vol en utilisant le principe de la direction dans la chute.

Au cours de ces expériences, le pilote s'est dirigé dans la direction de la chute et les élèves ont enregistré des éléments tels que la vitesse, l'altitude et l'angle de roulis."Parce que diriger et maintenir un hydroptère à la verticale est beaucoup plus difficile que de faire du vélo, le pilote a reçu une formation intensive des étudiants de l'équipe Solar Boat, " explique Schonebaum. Mais un bateau n'est pas un vélo; au lieu de roues tournantes, il a de petits foils sous la surface de l'eau. Sans parler du fait que le poids est réparti et transporté différemment. " Il est extrêmement difficile pour un pilote d'hydroptère de tout de suite, jetez-vous à l'eau, c'est pourquoi nous avons développé un simulateur informatique pour permettre au pilote de s'exercer en amont. » Le modèle mathématique validé a été intégré à cet outil d'entraînement. Désormais, les équipes pourront utiliser ce modèle pour calculer à l'avance la stabilité des nouvelles conceptions de bateaux solaires. "Avant de développer ce modèle, nous ne découvririons que le bateau n'était pas assez stable une fois que nous l'aurions mis à l'eau. Ce simulateur épargnera probablement aux futures équipes de Solar Boat beaucoup d'heures inutiles de construction et de frustration, " dit Schonebaum. La recherche a déjà été mise à profit dans la conception du bateau solaire de cette année. L'équipe a étendu le système de direction sur la base de ces résultats de recherche, ce qui signifie que le bateau peut maintenant tourner à une vitesse plus élevée et avec un rayon de braquage plus petit.

Une fois sur l'eau, il est vite devenu évident que le faible poids du bateau solaire TU Delft 2016 (100 kg) combiné au mécanisme de direction innovant signifiait que le bateau était capable d'atteindre des vitesses de pointe allant jusqu'à 55 km/h. En 2016, cette vitesse a valu à la TU Delft Solar Boat Team deux médailles d'argent; aux championnats du monde de bateaux solaires en Frise et à la Monte Carlo Cup à Monaco. Mais c'est la première fois qu'il y a des preuves scientifiques pour soutenir ce mécanisme de stabilité. "C'est fantastique que ces étudiants aient pu démontrer avec ce document de recherche qu'un pilote peut naviguer sur un bateau un peu comme nous faisons du vélo, ", précise Schwab. "Et ce n'est pas tous les jours que des recherches menées par des étudiants en Master sont publiées dans une revue académique."

"Être publié, c'est bien, bien sûr, mais plus important, cette nouvelle connaissance du fonctionnement de la technologie des hydroptères peut désormais également être utilisée pour rendre la navigation plus durable à l'avenir, " dit Marrewijk. Les bateaux traditionnels avaient toujours besoin de plusieurs foils pour sortir le bateau de l'eau sans perdre l'équilibre. " Tout comme les stabilisateurs maintiennent un vélo droit lorsque les enfants apprennent à rouler, " explique Marrewijk. Un bateau qui est sorti de l'eau de cette nouvelle manière a besoin de moins de foils et est donc confronté à moins de résistance à l'eau, ce qui rend la navigation beaucoup plus économique. "La résistance impliquée ici peut être comparée à celle d'une main humaine glissant dans l'eau, " selon Marrewijk. " Des recherches de suivi sont nécessaires pour savoir exactement à quel point cela pourrait être plus économique pour un plus gros bateau, mais nous nous attendons à ce que les entreprises de construction navale soient certainement intéressées par ce principe pour maintenir les hydroptères à la verticale pendant le vol. »