mardi 15 mai 2012

FRANK BETHWAITE - 49er DESIGN - GRADIENT - WIND AND SAILS - HIGH PERFORMANCE SAILING


Francis « Frank » Dewer Bethwaite  1920-2012

par François Chevalier & Jacques Taglang


©François Chevalier

C’est la profonde passion pour l’élément aérien – l’air, sa variété, sa richesse, sa force – qui caractérise le plus Francis « Frank » Dewer Bethwaite le célèbre concepteur, avec son fils Julian, de l’International  49er Class. Depuis l’an 2000, le 49er est le dériveur olympique haute performance à deux équipiers.



La passion de l’air..., acquise en tirant des bords sur la rivière Wanganui sur de petits voiliers de sa conception – déjà ! – en Nouvelle Zélande où est né Frank en 1920. Passion confirmée lorsqu’il s’engage dans la Royal NZ Air Force pendant la Seconde Guerre et poursuit une carrière de pilote de ligne après les hostilités. Passion fortifiée puisque Frank s’adonne également au modélisme aérien pour comprendre et améliorer la forme des ailes en compétition. Quelques années plus tard, fort de ses essais et analyses des courants thermiques ascendants il établit un record de vol d’endurance ininterrompue de 9 heures suivi d’autres performances mondiales !

En 1959, Bethwaite déménage avec son épouse et ses 4 enfants à Sydney, Australie, pour travailler au Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) pour travailler sur le projet visionnaire de l’ensemencement des nuages. Il monte ensuite une petite fabrique de mâts où il installe un tunnel à soufflerie pour en améliorer le profil. Son mot d’ordre : une expérimentation n’est valable que si elle est mesurable et reproductible à l’infini. Dans le domaine des gréements son sens de l’innovation est désormais reconnu.

L’air encore : en 1972 et 197 Frank Bethwaite fait partie de l ‘équipe australienne olympique de voile en tant que météorologiste. Il écrit ensuite le fameux succès mondial, High Performance Sailing puis cosigne avec Ian Bruce le dériveur léger à deux équipiers : Tasar. Frank réalise les plans de nombreux 18 pieds de la baie de Sydney, puis, avec l’un de ses fils, Julian, il initie le 49er.

Toujours à la recherche de meilleures performances pour les voiles, il n’a de cesse d’imaginer des simulateurs pour trouver à quelle vitesse le flux d’air décroche de la surface de voile. Des travaux que ce passionné menait encore quelques temps avant son décès intervenu le 12 mai dernier...


GRADIENT : un des sujets favoris de Frank


Lorsque le vent rencontre une voile, il est dévié de sa direction. Donc, si la voile a une action sur le vent, elle exerce une force sur lui. Par définition, cette force est aérodynamique.

Un voilier en pleine mer provoque sur le courant général de l’air une déviation qui peut être localisée. Sur la zone au vent du voilier, il y a compression des filets d’air contre la voile. Par contre, sous le vent, les filets derrière la voile sont obligés à suivre la courbure pour combler le vide, il y a succion. La compression et la succion sont des forces aérodynamiques.

 Les forces sont perpendiculaires au plan où elle s’exercent, quels que soient leurs angles d’attaque. Elles sont proportionnelles à la surface de voilure et au carré de la vitesse du vent. Sachant que le vent n’est pas constant du bas en haut du mât et que les profils sont déformables, ni d’allongement infini, la théorie est assez loin de la réalité. Il suffit de choquer ou border une voile pour se rendre compte que l’effet est immédiat. 







Francis « Frank » Dewer Bethwaite  1920-2012


par François Chevalier & Jacques Taglang



©François Chevalier



It is his deep passion for the air element – its diversity, its richness and strength – which most characterizes Francis “Frank” Dewer Bethwaite the famous designer, with his son Julian, of the International 49er Class. Since 2000, the 49er is the Olympic men’s two persons dinghy high performance.



The passion of the air, acquired when learning to sail on Wanganui River aboard small sailboat he built in New Zealand where he was born in 1920. Passion confirmed when he joined the Royal NZ Air Force during WW II and after hostilities when joining Air NZ. The passion … confirmed when he experimented with model airplanes to find the most efficient wing shapes in competition. Some years later, taking full advantage of his trials and tests about thermal lifts, Bethwaite won the endurance record of 9 hours aloft, followed by other world records!

In 1959, Frank moved with his wife and four children to Sydney, Australia, and worked for the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) for the visionary cloud seeding project. Then he founded a small manufacturing company producing wooden masts where he built a small wind tunnel, which leads him to improve his spars. Frank was only satisfied if his experiments were measurable and repeatable.

Air element at last! In 1972 and 1976 Frank Bethwaite assisted the Australian Olympic Sailing Team as the team meteorologist. He also wrote a world wide best seller, High Performance Sailing, the co-designed with Ian Bruce the famous dinghy Tasar. He finally designed many 18ft skiffs of Sydney, then the 49er with one of his sons Julian.



Always looking for better sail performances, he worked on sailing simulators to find at what speed the flow became delaminar. Few times before his death, last May 12th, he was still working on this question!





GRADIENT: one Frank's favorite subjects


When the wind hits a sail its flow is deflected in its direction. So if a sail has a direct action on the wind, it exerts a force on this wind. By definition this force is aerodynamic load.


A sailboat in the offshore creates a deviation on the general stream of air that can be located. On the windward area of the boat, the airflow is compressed against the sail. On the other hand on the leeward area, the airflow behind the sail has to follow the curve to fill the vacuum; there is suction effect. Compression and suction are aerodynamic forces.

Forces are perpendicular to the plan on which they operate whatever their angle of attack. They are proportional to the sail area and to the square of the wind speed. Given that the wind is not constant from bottom to top of the mast and that the profiles are deformable nor infinite stretching, the theory is rather far from the reality. You only need to ease or to sheet in a sail to immediately realize the immediate effect. 


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