Le rôle et les caractéristiques des squelettes de voile en fibre de verre

Son plus grand avantage est qu’il réduit considérablement le poids de la coque tout en préservant sa résistance structurelle, permettant ainsi de réduire efficacement la consommation de carburant et les émissions de carbone.

Résistance aux charges complexes et aux contraintes de fatigue : Les voiles en mer doivent supporter des coefficients de pression supérieurs au niveau 10, et les composants rotatifs (tels que les voiles rotatives) effectuent des milliards de rotations au cours de leur durée de vie, générant des charges de fatigue bien supérieures à celles des pales d’éoliennes. Le rôle principal du squelette en fibre de verre est d’agir comme un « squelette » capable de résister à ces charges dynamiques intenses et à haute fréquence, garantissant ainsi une durée de vie supérieure à 25 ans.

Assurance du maintien de la forme aérodynamique : Pour les voiles profilées, la structure du squelette (par exemple les nervures et les longerons principaux) soutient l’enveloppe, maintenant avec précision la surface courbe profilée de la voile. Cette conception exploite la différence de pression générée par l’écoulement de l’air des deux côtés de la surface courbe afin de fournir une poussée efficace au navire.

Économie d'énergie et réduction des émissions auxiliaires : En installant des voiles en fibre de verre légères sur les navires, l'énergie éolienne peut être directement exploitée. Les données montrent que les grands porte-minerais équipés de ce type de voile peuvent réduire leur consommation d'énergie de 6 % et leurs émissions de carbone en moyenne de 3 000 tonnes par an ; dans certains designs, l'effet théorique de réduction des émissions peut même atteindre 30 %.

Caractéristiques principales :
Léger et haute résistance, réduction de poids significative : Par rapport aux voiles traditionnelles en acier, les matériaux composites en fibre de verre permettent de réduire le poids de plus de 35 %. Cela réduit non seulement les exigences de charge supportées par le mécanisme de propulsion du navire et par le mât, mais optimise également le poids à vide du navire, rendant la navigation plus économique en conditions calmes.

Excellente résistance à la fatigue et à la corrosion : La résine époxy renforcée de fibre de verre présente une excellente résistance à la fatigue, s’adaptant parfaitement aux conditions sévères de rotation continue ou de battement des voiles. Par ailleurs, elle est naturellement résistante à la corrosion par l’eau de mer, éliminant ainsi la nécessité de traitements complexes de prévention de la rouille, comme c’est le cas pour l’acier, ce qui réduit les coûts d’entretien.

Conception souple et moulage intégré : Les structures en fibre de verre sont principalement fabriquées à l’aide de procédés tels que la pultrusion, l’enroulement ou l’infusion sous vide. Ces procédés permettent le moulage intégré de structures complexes, telles que les nervures et les poutres principales, réduisant ainsi le nombre de connecteurs et garantissant la cohérence du produit ainsi que sa stabilité structurelle.

Bon potentiel de conception : En intégrant des fibres de carbone dans la structure ou en ajoutant des nervures de renfort, il est possible de renforcer des zones spécifiques soumises à des contraintes (par exemple la poutre principale), ce qui permet d’optimiser l’équilibre entre coût et performance.

Actuellement, la application l’utilisation de la fibre de verre dans les cadres de voiles prend principalement deux formes :
Voiles rotatives : Ces voiles utilisent principalement une enveloppe en fibre de verre comme cylindre rotatif, générant une poussée grâce à l’effet Magnus.
Voiles profilées (voiles rigides) : Ces voiles utilisent la fibre de verre pour réaliser les nervures et les poutres internes, recouvertes d’une enveloppe externe, formant une section transversale similaire à celle d’une aile d’avion afin de générer de la portance.