Votre anémomètre ne mesure probablement pas le vent que vous pensez mesurer.
En effet, s’il y a un sujet qui est bien plus complexe qu’il n’y paraît, c’est la mesure du vent sur un bateau. En mer tout bouge et pour corser la chose il y a plusieurs vents :
- Le vent ressenti sur le pont du bateau. C’est le vent apparent (Apparent Wind Angle AWA, Apparent Wind Speed AWS)
- Le vent lié à la surface de l’eau. C’est le vent réel (True Wind Speed TWS, True Wind Angle TWA, True Wind Direction TWD)
- Le vent qui souffle à terre (Ground Wind Direction GWD, Ground Wind Speed GWS)
Note : On en a déjà parlé, ces notions sont fondamentales, il faut les maîtriser. On a tout compilé et expliqué en détail dans ce guide . On ne va pas y revenir ici.
Avant de rentrer dans les détails des paramètres d’influence de la mesure, il est bon de se demander « à quoi bon ? »
Effectivement, si le but des navigations est de faire un mile et se mettre au mouillage pour prendre l’apéritif, ces détails peuvent sembler superflus. Pourtant, comprendre les bases évite les erreurs grossières. Et dès que l’on cherche à optimiser sa vitesse et ses réglages, la maîtrise de ces notions devient indispensable. Une bonne mesure du vent apparent va directement influencer le calcul du vent réel, les comparaisons aux références comme les polaires de vitesse et donc sa façon de naviguer.
Approfondissons donc le sujet …
Les outils
Tout d’abord, pour mesurer le vent il faut des outils. On parle ici d’anémomètre pour la vitesse et de girouette pour la direction.
Ces outils sont-ils bien calibrés ?
Là encore, les méthodes sont dans le guide. Cette opération demande déjà plusieurs essais et des compromis.On estime qu’une bonne calibration, pour nos usages, donne un résultat précis à quelques pourcents près. Une équipe cherchant la performance pure (coupe de l’America par exemple) engagera de gros moyens pour faire beaucoup mieux, mais ce n’est pas à notre portée.
L’influence des voiles
Sur un bateau, les voiles s’influencent mutuellement (on dit parfois qu’elles ‘discutent’) et il faut donc les régler en conséquence.
Mais nos capteurs peuvent être perturbés par le jeu de voiles utilisé. Par exemple, une grand voile avec un fort rond de chute ou une corne va modifier le flux en haut de la voile au portant, là où est placé l’anémomètre. On a donc des mesures qui seront plus ou moins fiables en fonction des allures et des vitesses du vent.
Il est possible de monter l’anémomètre sur une perche pour l’éloigner, on peut aussi appliquer des tables de corrections, encore faut-il savoir comment les remplir.
En annexe de ce paragraphe, citons l’influence des supports, et notamment le mât qui sur certains bateaux se vrille (volontairement de préférence, mais pas toujours), et qui influence aussi les mesures. Il y a bien sur les mâts rotatifs qui permettent d’avoir un bord d’attaque mât + voiles optimisé. Dans ce cas, il faut bien entendu compenser la direction du vent mesurée par la girouette qui elle est fixe sur le mât, par l’angle de rotation de celui-ci.
La hauteur de la mesure
Le vent donné par la météo (que ce soit par les différentes applications ou les fichiers grib) est habituellement un vent ramené à une hauteur standard de 10 mètres. Or, il faut garder en tête
la vitesse du vent est généralement plus élevée lorsqu’on s’éloigne de la surface. En effet, dans les couches basses, il subit les frottements de la mer. De plus, le gradient de vitesse vertical du vent dépend des paramètres de l’air (stabilité de l’air liée à la température de l’eau et de l’air ainsi qu’à l’humidité).
On a évoqué cela dans un récent article du blog : Le vent une constante instabilité
Donc, sur votre yacht, si l’anémomètre est en tête de mât à 30 mètres. Il faudra corriger sa valeur, pour pouvoir comparer la mesure avec les prévisions et agir en conséquence.
La gite
On n’y pense pas toujours, mais un bateau gité présente un anémomètre penché dans le vent. Or, un anémomètre à coupelles ne mesure la vitesse du vent correctement que quand ses pales sont selon un axe horizontal. Il en est de même pour les anémomètres à ultrasons, hormis quelques modèles très spécifiques. Ainsi, s’il est incliné, les données AWS et AWA seront plus faibles que la vérité. Il faut donc compenser ces mesures en fonction de l’angle de gite (qu’il faut donc aussi mesurer !).
Certains logiciels (ou centrales de navigation) font cela très bien (par exemple qtVlm). Pour ceux qui aiment, les formules à appliquer sont :
Angle du vent apparent corrigé = Arctan [tan (angle du vent apparent mesuré) / cos (angle de gite)]
et
Vitesse du vent apparent corrigé = vitesse du vent apparent mesurée x cos (angle du vent apparent mesuré) / cos (angle du vent apparent corrigé)
La dérive due au vent
Nous avons vu ci-dessus que la gite influence la mesure du vent. Mais elle a un autre effet, elle peut faire glisser le bateau dans le sens du vent. Dans ce cas, la route du bateau à la surface de l’eau (CTW) est différent de son cap (HDG). Ceci influence le calcul du vent réel et du vent ‘a terre’ à partir du vent apparent.
On ne va pas rentrer dans les calculs bien que ce soit passionnant mais un peu indigeste. Ce sera peut-être pour un prochain guide.
Les mouvements du bateau
Nous avons la bonne idée de placer girouette et anémomètre en haut du mât pour être autant que possible moins perturbé par l’environnement, mais c’est aussi l’endroit où ça bouge le plus. Tous les mouvements du bateau vont perturber la mesure : tangage, roulis et lacet.
Pour s’en affranchir, il faut mettre des moyens conséquents comme une centrale inertielle et une unité de calculs permettant de compenser en quasi temps réel ces mouvements. On parle alors d’algorithmes de compensation des mouvements et de débruitage des signaux. Ce n’est pas du matériel grand public même si les récents développements arrivent sur le marché.
Là encore, il faut bien définir ses objectifs … ainsi que les budgets.
Ce rapide tour des influences nous montre que mesurer le vent en mer est un exercice complexe. Les paramètres sont nombreux et peuvent être interconnectés. Là encore, il faut utiliser les bons outils, avoir de la méthode, et faire des compromis.
C’est, dans ce domaine aussi, tout l’art de la navigation !
