Portance 2/3

Et oui, la voilà, la suite de la première partie sur la portance !

Pour ceux qui arrivent ici par hasard (j’ai vu de la lumière…), bienvenu. Ce qui suit peut difficilement être lu sans passer par la partie 1/3 !

Pour les accro, les drogués du foil qui suivent les articles de « Foilers ! », je sais, il était temps ! Ce n’est pas de ma faute mais de celle d’une grande entreprise productrice de PC qui a utilisé un modèle de carte graphique frelaté !

Rappel, du sommaire

Partie 1/3

I – Introduction

Sommaire

Un monde ailé

Théories et théoriciens….

Air & eau ?

II – Théorie basée sur l’effet ricochet

III – L’explication populaire

IV – Théorie basée sur l’effet Venturi

Partie 2/3 (vous êtes ici !)

V – Théorie basée sur l’effet Coanda

VI – Théorie de la circulation ou de Kutta & Jukowski

VII – Théorie de l’écope ou de Newton

Partie 3/3

VIII – La théorie de Hoffman & Johnson

IX – Kutta Jukowski  VS  Johnson & Hoffman

X – Théories non développées

XI – Pour essayer d’y voir plus clair !

XII – Portance « sur l’eau »

XIII – Conclusions

Remerciements

V – Théorie basée sur l’effet Coanda

Cette théorie suggère que la portance, est liée à l’effet Coanda. Effet mis en évidence et décrit par l’Ingénieur Roumain Henri Coanda, que certains surnomment le père de l’aviation à réaction. Dans certaines conditions, un flux d’air ou d’eau qui se déplace à proximité d’une surface courbe adhérera à cette surface et la suivra. L’argument principal de cette théorie, est que si le fluide change de direction, alors il doit exister une force extérieure qui explique ce déplacement. Il nous ait ensuite expliqué que cette force est liée à la combinaison de la différence de pression et à la viscosité du fluide.

Pour en revenir à l’effet Coanda, lorsque l’on cherche à déterminer l’origine de ce phénomène, on découvre beaucoup d’expériences qui permettent de le visualiser, mais pas ou peu d’explications ! L’effet Coanda semble être une combinaison de deux facteurs : les efforts de frottement à la surface et la viscosité du fluide. La tension superficielle, ou les forces de Van Der Walls, ralentissent le fluide à son interface avec l’aile et conserve la couche limite en contact avec la surface. La viscosité du fluide permet la cohésion entre la couche limite et le reste du fluide. Bien entendu, ceci n’est valable que dans une certaine plage de conditions : viscosité, vitesse, courbure…

Expériences

Il suffit de disposer un verre ou une petite cuillère sous un robinet, de façon a ce qu’un filet d’eau touche la partie bombée de l’objet, pour voir le liquide suivre la surface de l’ustensile. Il existe aussi une autre expérience, très facile à réaliser, celle de la feuille de papier légèrement courbée, tenue entre 2 doigts, et au dessus de laquelle on souffle. Si on souffle fort, le papier s’élève.

Représentation effet Coanda – photo F Monsonnec 01/2011

Oui mais

Nous savons que pour qu’il y ait effet Coanda, il faut que la forme soit convexe, pourtant une plaque plane est capable de produire de la portance !

Bien que d’autres théories plus abouties intègrent l’effet Coanda dans l’explication de la portance, ce seul effet ne peut pas expliquer ce phénomène.

D’après cette théorie, si la viscosité est modifiée la portance est proportionnellement modifiée. Toutefois en réalité, le niveau de portance produit par une aile est indépendant de la viscosité (sur une importante plage).

Cette théorie, seulement basée sur l’effet Coanda, néglige le fait que l’aile augmente la vitesse du fluide à son voisinage et ne tient compte que de la vitesse relative du fluide donc à une certaine distance du profil. De ce fait, les partisans de cette solution obtiennent des résultats environs 10 fois plus faible que la réalité.

Remarques

• L’expérimentation par Henri Coanda du premier moteur à réaction ne manque pas de piquant (ou de chaleur !). 20 ans après cet essai, Henri Coanda compris ce qui s’était passé lors de son premier essai de moteur à réaction, et durant 35 ans, il étudia ce phénomène et déposa de nombreux brevets !

• Ahhh l’effet Coanda !!! C’est lui le responsable de votre énervement, le matin lorsque que vous donner à boire à votre table au lieu de remplir votre tasse de café ! J’ai dernièrement eu l’occasion de voir en action un petit dispositif anti effet Coanda. Un petit disque en plastique souple (diam75 mm, épaisseur 190µ) qui était vendu 1.5€ pièce. Ce qui pour la petite histoire fait 1390€ le kg soit le prix du Caviar Petrossian et 3 fois le prix de la Truffe !  Bon prix pour un vulgus assemblage par lamination d’un film Polyéthylène (une face imprimée « cello-émail », une face aluminisée). Ce prix m’a titillé ! Par curiosité, j’ai trouvé le prix de vente fabricant, 0.5€ pièce (pour 5000 commandées), soit 470€/kg. Prix de revient estimé, entre 5 et 10€ /kg (je travaille dans la fabrication de films). Bref, belle niche ! Dans le même style, il existe aussi un système anti effet coanda qui utilise l’effet venturi pour aérer le vin et donc limiter le temps de d’aération (Vinoair) !

Drop stop, dispositif anti effet Coanda - photo F Monsonnec 06/2011

Exemples de sites développant cette explication

Centre de planeur du Sénonais

Lamap

VI – Théorie de la circulation ou de Kutta & Jukowski

Les premières recherches effectuées dans le but de quantifier la portance ont été réalisées sur la base d’un fluide parfait. Nous allons le voir, cela a amené les chercheurs devant une incompréhension puisque leurs travaux ne rejoignaient pas les observations. Pour bien comprendre cette théorie, et ce que le fluide nous cache (!), il est judicieux de partir de cette même hypothèse. La simulation du flux d’un fluide parfait – incompréhensible et sans viscosité – autour d’une plaque de faible épaisseur montre que pour ces conditions, il existe deux lignes de séparation du flux (appelé aussi ligne de stagnation et point d’arrêt, lorsqu’il s’agit du point sur le plan). Une ligne sur l’intrados un peu en dessous du bord d’attaque, la seconde (qui pourrait être appelée ligne de jonction), sur l’extrados un peu au dessus du bord de fuite. Cette simulation montre surtout que les lignes d’écoulement sont symétriques par rapport au plan. Les forces de pression des deux côtés de la plaque sont identiques, sans portance et sans traînée ! Ce résultat, est bien entendu, totalement à l’opposé de la réalité. Là où « le bât blesse », c’est que nous sommes partis de l’hypothèse que la viscosité du fluide était nulle. Cet écart entre la théorie de l’époque (18ème siècle) et la réalité porte le nom de son découvreur, le paradoxe d’Alembert.

 Dans les écoulements réels, des perturbations apparaissent à l’arrière du solide (sillage). L’origine de ces perturbations est la viscosité des fluides réels. Sans viscosité, pas de traînée. C’est grâce aux travaux de W. Kutta et N. Jukowski au début du 20ème siècle, que le mystère s’est éclairci : il existerait un phénomène autour du profil nommé circulation. A noter que Kutta et Jukowski sont arrivés aux mêmes conclusions alors que leurs études ont été réalisées par des voies indépendantes. Quelques années plus tard, en 1918, le physicien allemand Prandtl (que certain appelle le père de la théorie moderne de la mécanique des fluides et à qui on doit la notion de couche limite), a donné une description plus complète de cette possible circulation (d’après les Anglais, c’est Frederick William Lanchester, qui a travaillé sur ce point avant Prandtl). La circulation apporterait l’élément manquant pour comprendre comment se développe la portance. A noter que cette théorie de la circulation avait déjà été évoquée par Robin puis par Magnus.

Que propose la théorie de Kutta-Jukowski ? Lorsqu’un corps symétrique à forme lisse, comme par exemple un plan de section ovale, se déplace dans un fluide avec une incidence positive, il y a deux points d’arrêt. Le premier près du bord d’attaque sur l’intrados, le second sur le bord de fuite de l’extrados (comme notre plaque dans un fluide parfait, voir ci-dessus). La circulation est nulle, la portance aussi. Maintenant, d’après WK et NJ, si un profil avec un bord de fuite aigu se déplace dans un fluide avec une incidence positive, les deux points d’arrêt se trouvent au départ dans les mêmes positions que précédemment. Quand le fluide qui passe sous l’intrados atteint le bord de fuite, il doit contourner celui-ci pour aller vers le point d’arrêt situé sur l’extrados. En raison du rayon de courbure nul du bord de fuite, la vitesse du flux devrait être localement infinie. Ce qui est bien entendu impossible.

Contournement du bord de fuite par le flux - livre CA Marchaj Aero-Hydro of sailing

Le bord de fuite aigu génère toutefois une vitesse élevée qui se transforme en un tourbillon initiateur. Telle la roue dentée d’un engrenage, le tourbillon entraînerait par viscosité le fluide avoisinant, générant une « circulation » autour du plan. La circulation du tourbillon initiateur serait équilibrée par celle du tourbillon attaché au plan (qui tourne en sens inverse). D’après la théorie de Kelvin, la circulation autour d’une courbe fermée doit rester nulle. Lorsque le premier tourbillon croît, le second croît dans les mêmes proportions, ce qui déplace le tourbillon initiateur vers le bord de fuite où il quitte le profil avant d’être dissipé : l’équilibre est atteint (l’influence du tourbillon initiateur devient négligeable). La circulation Γ autour du profil s’adapterait constamment de telle sorte que la condition de Kutta-Jukowski reste vérifiée.

Création puis déplacement du tourbillon initiateur - livre CA Marchaj Aero-Hydro of sailing

A chaque évolution de l’incidence ou de la vitesse qui modifie la circulation, un nouveau tourbillon initiateur se forme et se détache du profil. Ces tourbillons bien réels, permettraient d’obtenir un nouvel équilibre de la circulation. Cela reviendrait à ajuster la circulation de manière à permettre à la ligne de courant de s’échapper du profil en partant de sa pointe sans que celle-ci soit contournée.

Création d’un nouveau tourbillon variation soudaine d’incidence de 15° (German war report institute of Gôttingen)- livre CA Marchaj Aero-Hydro of sailing

Le déplacement du point d’arrêt jusqu’au bord de fuite stabilise l’écoulement. Sur l’extrados, la vitesse du plan et la circulation s’ajouteraient. Sur l’intrados la circulation serait opposée à la vitesse du profil. La circulation autour du profil se traduirait par des vitesses plus élevées sur l’extrados, que sur l’intrados, d’où des pressions plus faibles donc par la portance (voir théorème de Bernoulli).

 

Expérience

Remplir une baignoire de10 cm d’eau et saupoudrer la surface de talc ou de poivre (cela doit fonctionner avec d’autres poudres, mais éviter celle de Colombie sous peine d’effets secondaires !). Découper ensuite un rectangle de 10 x15 cm dans une matière rigide (carton…), que vous cambrez légèrement. Déplacer la plaque cambrée, le « plan », de la droite vers la gauche de la baignoire. Vous pourrez alors observer : la création du tourbillon initiateur, le détachement du tourbillon initiateur, le fait que l’eau en avant du profil s’incurve vers le haut pour passer au dessus du profil. A environ30 cmde l’extrémité de la baignoire vous pouvez retirer le plan de l’eau et la circulation apparait !!!!!!

Vous l’aurez remarqué, si vous avez ouvert cette vidéo, mes essais de visualisation de la circulation ne sont pas très nets. Mais une vidéo trouvée sur le net est plus explicite (mais ne montre pas de tourbillon initiateur !)

Comment résumer cela ?

De part sa forme (bord de fuite tranchant), un profil disposé avec une certaine incidence « oblige » le flux à se positionner de manière à ce que la ligne de séparation des flux venant de l’intrados et de l’extrados se place au niveau du bord de fuite. Ce déplacement est lié au développement d’un tourbillon généré, au démarrage, par le flux qui contourne le bord de fuite. Ce tourbillon fait naître un second tourbillon centré sur le plan. Ces deux tourbillons donnent naissance à un phénomène de circulation autour de l’aile qui permet d’obtenir un équilibre du système. Le flux, une fois stabilisé, il existe une différence de vitesse et de pression entre l’intrados (basse pression) et l’extrados (haute pression) et donc création d’une portance.

Remarques

• D’après cette théorie, la portance est donc intimement liée au caractère anguleux du bord de fuite. Mais cela fonctionne aussi avec des profils aux deux extrémités aigues comme ceux utilisés sur Mayfly, Icarus… (profils lenticulaires)
• Pourquoi, alors que les pionniers de l’aviation n’étaient pas au courant de l’existence de ces phénomènes et de l’importance de la forme du bord de fuite, les premiers profils ont été réalisés avec un bord de fuite en « pointe » ? Sûrement par ce que leurs travaux découlaient de l’observation de la forme des ailes d’oiseaux…comme ceux d’Otto Lilienthal ! Et les ailes étaient de simples parois comme nos voiles en tissus (enfin sauf pour ceux qui tournent déjà à la voile épaisse : kites…).

• Jean Le Rond D’Alembert, découvreur du fameux paradoxe qui porte son nom, fut abandonné à sa naissance par sa mère (une marquise). Son père, commissaire d’artillerie, veilla sur lui à distance. Il tient son prénom au fait qu’il a été abandonné sur les marches de l’église parisienne de Saint Jean le Rond. En plus de ses travaux de mathématique et physique, il se lança avec Diderot dans la rédaction de « L’Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers ».

Oui mais

Et bien, il y a plusieurs « Oui mais », qui sont pour certains développés dans une des théories suivantes. Lorsque j’ai essayé de comprendre cette théorie, la partie la plus difficile à intégrer était la notion de circulation. Notion difficilement visualisable… Certaines sources, présente la circulation comme une sorte de courant circulaire autour du plan porteur. D’autres expliquent que la vitesse de chaque particule est proportionnelle à sa distance avec le centre de la circulation (située au niveau du plan porteur). La circulation pourrait donc être présentée comme le produit de V (la vitesse) par D (la distance) des molécules. Ce calcul tiendrait compte du sens de l’écoulement et la circulation pourrait être « visualisée » autrement que comme un courant circulaire dans lequel s’inscrit le plan porteur. Mais cette fameuse circulation reste tout de même assez abstraite… Pour certains, la notion de circulation ne serait qu’un artifice mathématique développé pour que la solution des équations soit correcte ! Ils avancent qu’il n’existerait pas de mécanisme physique qui expliquerait ce phénomène et d’observations pour prouver qu’il existe réellement un flux se déplaçant à contre-courant sur l’intrados !

Exemples de site qui développent cette explication

Nasa

Page Wikipédia

Galileo

Bugman

Très très belles animations, cette version du site de Paul Nylander a été transformée en version WordPress, qui est bien plus esthétique, par notre bon docteur Goulu !

MIT

Très belles animations

Densmore

Bonnet Allan

Onomètre

AV8N

Inter action

Très beaux dessins et animations

Liens spécifiques voile

Sailing Science

Les voiles : de l’expérimental au numérique

Arvel Gentry

Camaret plaisance

VII – Théorie de l’écope ou de Newton

Cette théorie plus récente, et mise en avant (entre autre) par David Anderson et Scott Eberhardt, fait appel à la notion « d’écopage » du fluide. Elle est aussi appelée théorie du flux descendant (traduction personnelle de Downwash) ou théorie basée sur la 3ème loi de Newton. Le fluide qui passe autour d’une aile, disposée dans le flux avec une incidence positive, est dévié vers le bas. Cette déviation du fluide est générée par l’intrados, mais aussi par l’extrados ! En contournant la partie supérieure du profil, et en raison de sa viscosité, l’air ou l’eau en contact avec le profil, entraîne avec lui les couches supérieures du fluide. Nous l’avons vu, ce phénomène s’appel l’effet Coanda. Dans le domaine du plus lourd que l’air, certains utilisent le terme « d’écope » ou de « pompe » pour décrire le phénomène généré par un plan porteur. Pour éviter la formation de vide derrière l’obstacle (dans certains cas, la nature a vraiment horreur du vide !), une certaine quantité de fluide est « tirée » et accélérée du haut (partie située au dessus du profil) vers le bas (derrière le profil). Le travail nécessaire pour faire descendre et accélérer les molécules (qui ont une masse) expliquerait donc la portance : le déplacement des molécules situées au dessus du plan occasionnant une dépression donc « l’aspiration » du plan porteur. D’ailleurs, ce déplacement d’une certaine quantité de fluide vers le bas est logique puisque la portance occasionne un déplacement du plan porteur vers le haut, il faut bien qu’une partie du fluide soit dirigée vers le bas (d’où l’appellation par certains de théorie de Newton : action / réaction).

Un bon moyen pour expliquer cette théorie, est peut être une explication par l’absurde (merci Xavier). Si l’air ne suivait pas le contour du profil, une poche de vide se créerait derrière celui-ci. D’ou la création d’une dépression qui attirerait les molécules présentes au dessus du plan pour combler la poche de vide ! La dépression sur la partie arrière du profil dévierait donc le flux. Mais nous l’avons vu, le fluide suit bien les contours du plan porteur, ce qui génère un déplacement des molécules et la portance. Certains pourraient me rétorquer : « d’accord pour la partie en arrière du point d’épaisseur maxi, mais que se passe t’il avant ? ». Le plan se déplace à une certaine vitesse dans l’air ou l’eau. Avant d’arriver sur l’aile, une portion du fluide est déviée vers le haut, en raison de la présence d’une zone de surpression sur l’intrados. Cette zone de dépression au dessus de l’aile, renforce ce phénomène, ainsi que le mouvement aval des molécules crée une dépression qui attire et accélère les molécules en amont.

Déflexion du flux derrière un avion – photo Paul Bowen (http://airtoair.net/gallery/gallery-vortices.htm)

Remarques

• Luc Armand, l’auteur de l’Aile d’eau, et qui est un adepte de cette théorie, utilise un terme le terme « déviateur », dont il peut sûrement revendiquer la paternité. C’est un terme imagé qui convient très bien à la compréhension du phénomène.
• Plus l’incidence est importante plus « l’obstacle » est grand, donc la déviation du fluide aussi (avec une certaine limite : le décrochage). L’incidence est un élément important dans la création d’une portance, mais elle n’est pas obligatoire ! Un profil asymétrique génère de la portance même à incidence nulle. Il faut d’ailleurs le caller en incidence négative pour que la portance soit nulle, c’est son angle d’incidence neutre.
• La portance d’une aile serait donc proportionnelle à la quantité de fluide déviée vers le bas. Les avions de voltige volent tête en bas avec une forte incidence et leurs ailes sont symétrique ou presque, ils n’ont donc même pas besoin de cabrer leurs volets de bord de fuite pour générer le d’incidence ou de la portance (sauf à faible vitesse).
• Newton à qui on doit de très nombreuses découvertes physiques, avait aussi son jardin secret, son grain de folie, puisqu’il a aussi « tâté » à l’alchimie (il appartenait à une société clandestine), et s’est essayé à la transmutation du mercure, à la divination en prédisant la fin du pouvoir des papes en 2060. Il alla même jusqu’à avaler du mercure pour réaliser des expérimentations chimiques… !
• J’ai trouvé un intéressant article de Bryon D. Anderson qui développe cette théorie et qui contient un schéma qui décrit cette explication de la portance, appliquée au fonctionnement d’un voilier. Je l’ai un peu modifié et surtout traduit en français.

Oui mais

Et bien il semble une nouvelle fois que l’explication soit incomplète car d’autres théories existent. Bien entendu, cette explication est satisfaisante même pour un avion qui vole sur le dos. Pourtant, mêmes s’il est indéniable que le fluide est dévié vers le bas, cette théorie ne serait, d’après ceux qui la critique, pas suffisante pour expliquer certains phénomènes (effet de sol…). Elle ne permettrait pas de quantifier la portance, juste d’expliquer ce qui se passe autour de l’aile. Elle n’expliquerait pas ce qui se passe, par exemple, sur le bord de fuite… Autre question, pourquoi le fluide va plus vite sur l’extrados… ?

Exemples de site qui développent cette explication

Figer

TPE avion

Meat School

Laus des himmels

Liens spécifiques voile

Science UNSW

Wikipedia

Answer.com

Physics of a Sailboat

Aero shape

Steadywinds

Physics Sailing

A suivre…

Je vous propose de découvrir la prochaine partie dans quelques semaines…

Mais vos premières remarques sont les bienvenues.

2011 in review

Les lutins statisticiens chez WordPress.com ont préparé un rapport annuel 2011 pour “Foilers !”.

Voici un extrait :

Le Musée du louvre reçoit 8,5 millions de visiteurs chaque année. Ce blog a été visité environ 100 000 fois en 2011. Si c’était une expo au Louvre, il faudrait à peu près 4 années pour qu’autant de personnes la visitent !

En cliquant ici vous découvrirez l’intégralité de ce rapport…

Les auteurs “installés” ou occasionnels, se joignent à moi (enfin je l’espère !!!) pour remercier l’ensemble des lecteurs pour leurs visites.

J’espère que l’année 2012 sera intéressante “foilerement” parlant…

J’en profite pour rappeler que, vous lecteurs, vous êtes cordialement invités à participer à la vie de ce blogue. Que ce soit pour critiquer positivement ou négativement, mais aussi pour proposer des billets…

Bonne année 2012 à “Foilers !” et à ses lecteurs !

Fred pour “Foilers”

Ptites news 23

Vous êtes déçu, vous pensiez trouver la suite de mon article sur la portance ? Moi aussi ! Mais j’avais ce  “Ptites news” dans “les cartons” et les info. commençaient à refroidir. Et puis je suis handicapé par des problèmes de PC, j’ai donc opté pour cette solution. J’espère que les lecteurs de la partie 1/3 arriveront à raccrocher les wagons lors de la parution de la partie 2…

1 – Record du monde de vitesse

C’est bon, pas la peine de travailler à la mise au point de votre engin révolutionnaire, j’ai fait péter le record et pas qu’un peu. Bon dommage c’est un record non officiel, il n’y avait pas le WSSRC.

Mon record !

Bon OK, c’était en TGV, mais c’était pour aller au salon nautique, ça ne compte pas ? Oooh faut pas être tatillon !

2 – Foils

Mirabaud au Nautic 2011

Tel Tintin (avec moins de cheveux), je suis monté à la capital appareil photo en bandoulière, pour voir si je pouvais trouver du plan porteur à la « grand messe ». Sur Voile News, Thomas Jundt, fait un premier bilan du gréement aile.

Mirabaud Nautic 2011 - photos F Monsonnec

Proto au 1/3

Salon toujours, quelques images du proto au 1/3 remonté au sein de l’asso. Eric Tabarly par un des auteurs de ce blog.

Proto hydrofoil 1976 – photos F Monsonnec

Sans oublier la maquette au 1/20 qui à permis la réalisation de ce proto.

Proto 1/20 – photos F Monsonnec

Sodebo

Plutôt que d’avancer les foils, l’équipe va faire avancer les flotteurs donc les foils. Intéressant article sur le sujet, sur le site du sponsor.

Pour ne pas passer à côté des messages des lecteurs

• Daddy long leg’s ou C-Fly

J’en avais parlé dan la Ptites News 12+1, Doublemexpress a signalé cette vidéo dans la Ptites News 22. Voici le site.

• Olivier nous a signalé le lien vers la page de cet avion équipé de foils que nous avons sûrement déjà évoqué sur Foilers.

Voici l’AKOYA de LISA Airplane, dont le déjaugeage est assisté par de petits hydrofoils. Olivier faisait remarquer que l’on a déjà vu ce type de foils sur des prototypes anciens. En effet, on peut cité par exemple les travaux de Grunberg vers 1937, j’en avais parlé dans « Historique des systèmes mécaniques de régulation 1/3 » et que l’on peut visionner en action dans cette vidéo.

Laird

Sûrement les premières images de Laird Hamilton sur un « surf à foil ».

Gros délire…

Après le bateau, le surf, le…. le vélo…

Moteur

Superbe et très ancienne vidéo d’un Coast Guard américain Grumman monté sur foil en T.

Foils en T

J’avais il y a bien longtemps commencé à phosphorer sur les foils en T à volets, je ne suis pas le seul (non, sans blague !) voici une bonne idée !

L’Hydroptère CH

Voici une belle vidéo de la bête

DCNS et l’Hydroptère, suite

Luc Alphand privé de60 pieds, le bateau sera vendu, va poursuivre son apprentissage sur l’Hydroptère… Lu dans le Télégramme.

3 – Gréement aile

PAV

Si les plancheux se mettent au gréement épais, alors…

Voile épaisse

Très beau blog qui reprend les articles sur les voiles épaisses

4 – Pas de foil

Bouteille

Bon d’accord, vous allez me dire, hé ho, Foilers vire blog de mémère qui raconte sa vie et ses passions. On est plus dans le foil, il faut se ressaisir ! Bon OK, mais j’aime bien les bateaux en bouteille, peut être pour le liquide qu’elles contenaient avant ? Voici un site intéressant…

Vous savez ce qu’est un multicoptère ?

Ce n’est pas un trimaran sur lequel on aurait installé une turbine et des pales d’hélico. Ce n’est pas non plus un multi du Léman transporté par un Sikorski ! C’est c’est (voici aussi le site)…

Robot volant

Amoureux du vol et de la technique… il “faut” visionner cette vidéo (merci Claude Tisserand).

Le plus petit V12 du monde !?

C’est en fait un moteur à air comprimé car le flexible alimente un à un les cylindres. C’est toutefois de la très belle ouvrage !

A bientôt, bonnes fêtes, j’espère que le vieux barbu va être sympa avec vous, un foil, du carbone, le bateau à foils de Gi Joe…

Portance 1/3

I – Introduction

Alors que nous discutions de l’hydrofoil testé par Eric Tabarly en 1976, une amie me demanda : « s’il fallait expliquer comment est générée la portance, est ce que tu pourrais le faire ? ». Oui bien sur ! Ensuite, à bien y réfléchir, je n’en étais plus très sûr… Je dois l’avouer, au début de ma passion pour les voiliers volants (au siècle dernier), j’ai cru à l’explication basée sur le théorème de Bernoulli ! Puis j’ai compris qu’il y avait un « hic ». Mais je n’ai pas vraiment cherché plus loin !

Voici le sommaire de cet article qui, du fait de sa longueur, sera diffusé en 3 parties :

Partie 1/3

I – Introduction

Sommaire

Un monde ailé

Théories et théoriciens….

Air & eau ?

II – Théorie basée sur l’effet ricochet

III – L’explication populaire

IV – Théorie basée sur l’effet Venturi

Partie 2/3

V – Théorie basée sur l’effet Coanda

VI – Théorie de la circulation ou de Kutta & Jukowski

VII – Théorie de l’écope ou de Newton

Partie 3/3

VIII – La théorie de Hoffman & Johnson

IX – Kutta Jukowski  VS  Johnson & Hoffman

X – Théories non développées

XI – Pour essayer d’y voir plus clair !

XII – Portance « sur l’eau »

XIII – Conclusions

Remerciements

 
Un monde ailé !

« Mais je n’ai pas vraiment cherché plus loin » ! Pourtant, que trouve t’on le plus sur un voilier ? Des ailes ! Qu’ils soient volants, ou non, les voiliers sont équipés au minimum d’une aile. Certains n’en ont qu’une comme les fabuleux Patins Catalan, d’autres beaucoup plus… Les moteurs de nos voiliers, planches, kites… sont des aérofoils. Sous la surface nos engins sont aussi ailés : quilles, dérives, safrans, foils…

Tony Blanco Casañas sur son patin Catalan – photo via Tony Blanco Casañas

Cette question de l’explication de la portance ne concerne pas que les amateurs de voiliers. En regardant un avion passer dans le ciel, en attachant notre ceinture à bord d’un coucou ou d’un gros porteur, nous sommes nombreux à nous demander « comment ou pourquoi ça vole » ? Il est étrange qu’alors que chaque jour environ 80 000 vols commerciaux parcours le ciel, nous nous posions cette question ! Etrange aussi que le site de la Nasa ne donne pas une explication claire et préfère expliquer en quoi certaines théories sont erronées.

Toujours dans le monde mécanique, nous voyons de plus en plus d’éoliennes « fleurir » dans ce cas, ce n’est pas l’aile qui se déplace, même si c’est vrai qu’elles pivotent autour de leur axe, mais le vent qui se déplace (tout est relatif !).

En parlant d’ailes qui pivotent autour d’un axe, l’érable, l’orme, le frêne… produisent des fruits à hélice ou Samares qui profitent du vent pour disséminer leurs graines. Et oui, les oiseaux ne sont pas les seuls à avoir inspirés les pionniers de l’aviation. Ignaz Etrich, pionniers des vols planés, prit modèle sur la graine des Zanonie (Alsomitra macrocarpa) pour réaliser un de ses « glisseurs ». Les frères Horten aussi. Cette graine des îles du Pacifique possède une voilure en forme de boomerang de quinze centimètres de long. Par jour de grand vent, ce dispositif lui permet de passer d’île en île, sur des distances de dizaines de kilomètres !

Samares de l’érable – photo F Monsonnec

Zanonia macrocarpa photo Scott Zona

Glider de Ignaz ou "Igo" Etrich vers 1906 - livre The Delta Wing Alexander Lippisch

Quittons le monde végétal pour le monde animal. La Vélelle (Velella velella), longtemps prise pour une méduse, est en réalité une colonie de Polypes surmontée d’une aile transparente qui voyage sur les mers chaudes. La Physalia physalis, qui elle est une vraie méduse, navigue aussi à l’aide de son aile, mais gonflable !

Velella - photo Jamie McMillan

Physalia physalis - photo Joel Wooster

Bref, nous sommes entourés d’ailes aériennes ou sous marines qui peuvent avoir une multitude de nom suivant leurs fonctions : dans l’air, aile, aérofoil, plan porteur, voile, cerf volant, pale, déflecteur…. Dans l’eau dérive, déflecteur, nageoire, foil, safran… et nous ne savons pas vraiment comment elles fonctionnent ! Bien entendu, nous n’avons pas besoin d’assimiler le fonctionnement des lois de la nature pour les utiliser. Les oiseaux n’étudient pas la théorie de la portance avant de s’élancer du nid (enfin, je ne le pense pas, si un oiseau lit Foilers… ). Pourtant, je ne sais pas pour vous, mais moi, cela me titille !

Théories et théoriciens….

De nombreux chercheurs ont essayé de comprendre et de mettre sous forme d’équations la portance et la traînée. Car s’intéresser à la portance, c’est aussi découvrir comment il est possible d’obtenir un rapport portance / traînée qui soit le plus grand possible. Difficile de citer tous ceux qui ont travailler sur la question. Voici une petite galerie de portraits de chercheurs qui par leur travail, ont permis d’avancer dans la compréhension de la portance. Même si son nom n’est pas évoqué par la suite, j’ai incorporé une photo de Sir George Cayley. Ses travaux ont fortement participés à la compréhension de la portance. Cet ingénieur anglais, que certains considèrent comme le premier vrai chercheur scientifique en aéronautique, est le concepteur du premier planeur. Il a découvert et identifié les quatre forces aérodynamiques du vol : poids, portance, traînée et poussée. La conception des avions modernes est basée sur ses découvertes, y compris les ailes cambrées !

Isaac Newton - Daniel Bernoulli - Leonhard Euler Jean Le Rond d'Alembert - Giovanni Battista Venturi - Sir George Cayley - Claude Louis Marie Navier

 

Georges Gabriel Stokes - Nikolai Egorovich Zhukovsky - Martin Wilhelm Kutta - Ludwig Prandtll - Henri Marie Coanda - Claes Johnson - Johan Hoffman

L’explication de la portance est complexe et se prête difficilement à la simplification. Elle fait appel aux lois de Newton, aux équations de Bernoulli, celles de Navier-Stokes et d’Euler, aux travaux de Kutta-Jukowski… ! Rares sont ceux (dont je fais partie) qui maîtrisent ces notions. Malgré ces difficultés, je vais essayer de présenter de manière simple, les différentes théories avancées pour expliquer le fonctionnement des ailes aériennes et sous-marines. Donc, au risque de faire des erreurs et de heurter les plus au fait de la science… Je vous l’accorde, je m’attaque à un « gros morceau » !

Parmi ces théories, certaines sont inexactes mais elles ont leurs défenseurs. En effet, le débat sur l’origine de la portance n’est pas clos… Le fait que certaines théories erronées restent vivaces est assez logique. Le phénomène n’est pas simple, alors lorsque vous avez découvert une explication qui semble fonctionner – et que vous la comprenez – il vous ait difficile d’admettre qu’elle est incorrecte ou incomplète. Incomplète, car bien souvent ces théories se basent sur un ou plusieurs phénomènes bien réels.

Air & eau ?

Mais peut-on partir à la découverte de l’explication de la portance sans distinguer ce qui se passe dans les airs et sous l’eau ? « Ben non m’sieur, l’eau est au moins 850 fois plus dense que l’air, pfffff ». Pour le calcul du nombre de Reynolds, cette différence est compensée par le fait que les corps sous-marins sont plus petits. Prenons par exemple ce qui se passe autour d’un engin de vitesse comme Sailrocket 1 (ou 2). Le foil de Sailrocket 1 a grosso modo une corde de 25 cm, son aile aérienne, a une corde de 2 m dans sa partie la plus large (le bateau mesure 12.20 m). En terme de nombre de Reynolds, qu’obtenons-nous ?

Vestas Sailrocket 1 – photo DR site Vestas Sailrocket

Rappel

Re=(v*d*µ)/n

v : vitesse, d : distance caractéristique, µ : masse volumique du fluide, n : viscosité dynamique

Foil

• Vitesse : 47,4 nœuds (déc. 2008), soit 24.38 m/s
• Largeur estimée foil : 0.25 m
• Densité eau de mer en kg/m3 : 1025 (salinité de 35 g/kg, T° 20°C, 1 atm)
• Viscosité dynamique eau de mer : 1,07 x 10-3 kg/m.s (20 °C, 1 atm). Je sais à Walvis Bay, l’air et l’eau ne sont pas à 20°C !!!
• Nombre de Reynolds : 5 840 000

Aérofoil

• Vitesse : 50 nœuds, soit 25.72 m/s. La vitesse du vent apparent sur la voile de Sailrocket est une estimation. Lors de leur grand vol plané, le vent était de 23 nœuds et le vent apparent d’environ 50 nœuds…
• Largeur estimée aile rigide : 2 m
• Densité air en kg/m3 : 1.197 (70% HR)
• Viscosité dynamique air : 1,8 x 10-5  kg/m.s (20 °C, 1 atm)
• Nombre de Reynolds : 3 420 000

Ou la la, c’est pas pareil (à une vache près) ! Non, mais « comparable » ! On sera de toute façon sur une bonne partie du profil en régime turbulent. Nous pouvons donc, en terme de portance, comparer ce qui se passe sous et au dessus de l’eau dans une assez grande plage de caractéristiques. NB : la compressibilité du fluide ne joue presque pas de rôle dans la portance La compression de l’air n’occasionne que des erreurs inférieures à 0.5% pour une vitesse inférieure à 150 km/h (merci Dr Goulu !).

II – Théorie basée sur l’effet ricochet

La portance à pendant longtemps été expliquée comme étant semblable au phénomène qui permet à un joli caillou plat, manipulé par une main experte, de faire un pied de nez à Archimède ! Cette théorie du ricochet est basée sur l’idée que la portance serait due à l’énergie développée par les molécules qui « frappent » le dessous du plan porteur. Elle fait référence à la troisième loi de Newton : lorsqu’un solide A exerce une force sur un solide B, le solide B exerce sur le solide A, la force directement opposée. Même si dans le cas de la « pierre surfeuse » l’explication fait appel à bien d’autres lois de la physique…

Oui mais

Cette explication ne prend en compte que l’interaction du fluide avec la surface inférieure de l’aile. Elle suppose que toute la portance est générée par l’intrados, ce qui est totalement erroné. Il a été démontré qu’environ 75% de la portance est liée à l’extrados (pourcentage bien entendu fonction de nombreux éléments comme la forme du profil).

Ricochet via site Philippe Boeuf

Remarques

• Cette théorie correspond à ce qui se passe en surf ou en ski nautique !
• Dans des cas très particuliers, comme certains régimes de vol où la vitesse est très élevée et la densité de l’air très basse, une faible quantité de fluide est en contact avec l’extrados. Dans ce cas, une partie de la portance est bien fonction de la capacité du plan porteur à « ricocher » ! Ces conditions sont celles de la navette spatiale pendant une partie de la phase d’entrée dans l’atmosphère (conditions hypersoniques). Sans oublier (merci Xavier) d’autres engins qui utilisent la même capacité à « ricocher », le XB-70 Valkyrie et le X-43 A, dont Gurval (et non Xavier comme noté jusqu’au 11/12 dans cette article !) à déjà parlé dans son excellent article, La ventilation : Un peu d’air dans ce monde de fluide !

Entrée navette dans l'atmosphère - site Nasa

Exemple de site développant cette explication

Calipso

III – L’explication populaire

Cette théorie basée sur le théorème de Bernoulli peut aussi être appelée « théorie du temps de transit équivalent ». Cette explication est celle qui est la plus souvent avancée par ce qu’elle est simple à comprendre. Cette thèse s’appuie sur le fait que, dans la majorité des cas, la partie supérieure des ailes a une corde de longueur supérieure à celle de la partie inférieure. Imaginons deux molécules qui seraient séparées par le bord d’attaque d’une l’aile. La molécule qui passe au dessus de l’aile, va parcourir plus de distance que son « ex-voisine » qui passe en dessous du profil. En se basant sur le fait que la nature a horreur du vide (même ce point est décrié, et à juste titre !), il nous est expliqué que ces deux molécules devraient se retrouver en même temps derrière le profil. Pour ce faire, celle qui a été dirigée vers la voie supérieure (pas la mère ou la mer supérieure… !), devrait voir sa vitesse augmenter pour être à l’heure au rendez-vous. Le théorème de Bernoulli dit qu’à altitude égale la pression d’un fluide diminue quand sa vitesse augmente et inversement. La survitesse sur l’extrados entraînerait donc une dépression (aspiration). De plus, la molécule qui elle se déplace sur l’intrados voit sa vitesse ralentir (puisque le plan porteur représente un obstacle), ce qui engendre une surpression.

Oui mais

La loi décrite par Daniel Bernoulli, qui traduit le principe de la conservation de l’énergie dans les fluides, intervient bien dans le phénomène qui nous intéresse. Mais cette explication, bien trop souvent citée, est trop simple pour être complète ! Un avion disposant d’ailes planes peut voler, de même que les avions munis d’ailes au profil symétrique (donc avec une même corde sur l’intrados et l’extrados).

On sait que le gréement d’un voilier est une aile qui génère de la portance. Pourtant, à quelques centimètres près (liés à la présence du mat), l’intrados et l’extrados d’une voile sont de même longueur !

Enfin, des essais en tunnel ont montré qu’en réalité le courant de l’extrados arrive avant celui de l’intrados !

Remarques

• Petite anecdote que j’ai trouvé sur un site qui présente une biographie de Daniel Bernoulli : alors que Daniel Bernoulli voyageait avec un homme cultivé qui ne savait pas qui il était, celui-ci lui demanda son nom : “Je suis Daniel Bernoulli”. L’homme, croyant à une plaisanterie, répondit : “Et moi je suis Isaac Newton”. Cette histoire, disait Daniel Bernoulli, m’a fait plus plaisir que tous les honneurs !
• Je comptais mettre comme élément allant à l’encontre de cette théorie, le fait que si cette explication était exacte, comment pourrions nous expliquer le fait qu’un avion de voltige ne tombe pas lorsqu’il vole à l’envers (la portance de l’aile étant alors théoriquement dirigée vers le bas) ? J’aurais stipulé que les avions de voltige ont des profils presque symétriques. Mais Xavier m’a fait remarquer qu’un profil symétrique développe de la portance seulement s’il a une incidence. Et le vol sur le dos sur un avion de voltige se fait avec une forte incidence (la queue est bien plus basse que l’aile)…Et dans ce cas, le point d’arrêt se décale sur le bord d’attaque et donc la distance à parcourir sur l’extrados est bien supérieure a celle parcourue sur l’intrados : donc point à éviter !

Profil avion de voltige – livre Understanding flight David F Anderson – Scott Eberhadrt

Exemple de sites développant cette explication

Peur avion

Pierre Garde

TPE aéro

Aviation passion

C’est pas sorcier

Centre de vol à voile de Saint Florentin – Cheu

Liens spécifiques voile

Learn Sailing

Creating lift and avoiding drag

IV – Théorie basée sur l’effet Venturi

Les défenseurs de cette théorie mettent en avant l’idée que la surface supérieure d’une aile agirait comme un venturi qui accélèrerait le flux. Cet effet bien réel porte le nom de son découvreur, Giovanni Battista Venturi. Le théorème de Bernoulli permet d’expliquer ce phénomène : puisque le débit de fluide doit être constant (la nature à horreur…) et que la surface de passage diminue, la vitesse augmente nécessairement (du fait de la conservation de l’énergie). L’augmentation d’énergie cinétique se traduit par une diminution d’énergie élastique, c’est-à-dire une dépression. Notre plan porteur faisant obstacle au flux, il y aurait resserrement du flux et augmentation de la vitesse sur la partie supérieure du plan. Il découlerait de l’accroissement de la vitesse une pression inférieure sur l’extrados, d’où création de portance…

Oui mais

Cette théorie, qui rejoint celle de Bernoulli, est basée sur l’idée qu’un plan porteur agirait comme un col venturi. Avec une surface de départ (ou zone de passage du flux) importante, une surface diminuée et enfin, de nouveau une augmentation de la surface. Mais un plan porteur n’est pas un col venturi. Il n’y a aucune autre surface pour représenter l’autre moitié du col ! Certains documents avancent le fait que les « couches d’air » supérieures remplaceraient l’absence de surface au dessus du plan pour matérialiser le col venturi ! Cette théorie impose un resserrement du flux, ce pourrait être le cas sur l’extrados, avec un resserrement entre le bord d’attaque et la zone d’épaisseur maximum, mais ce ne l’est pas le cas sur l’intrados de profils asymétrique. Intrados qui entre tout de même pour ¼ dans le développement de la portance.

Si vous doutez encore de l’inexactitude de cette théorie, sachez qu’il a été démontré qu’une plaque plane peu générer de la portance (au prix d’une forte traînée, c’est vrai). Dans ce cas, l’effet venturi serait complètement absent puisqu’il n’existe aucun resserrement ! Et pourtant il est possible de faire voler un « avion » muni de surfaces portantes plates : comme un fer à repasser volant ou une tondeuse à gazon !

Fer à repasser volant de « Christian et André » – site http://www.cournonblog.fr/2010/2010griffons.php

Exemple de sites développant cette explication

Sportflying – Flight training manuel

(Voir en bas de page 26, les dessins expliquant l’origine de la portance)

Rabat Maroc Aviation

Le pilotage Choletais

Estaca aviation

Scientibus

 

A suivre…

Cet article étant « un petit peu beaucoup » long, je vous propose de découvrir les prochaines parties dans quelques semaines… Avec si besoin, un “Ptites News” intercalé histoire de ne pas passer à côté d’une actualité et pour rajouter un peu de suspens !

La suite se trouve ici !

Mais vos premières remarques sont les bienvenues.

Ptites News 22

Quelques informations méritaient d’être annoncées pour ceux qui pensent que ce blog est une bonne source d’info. (les pauvres !) et qui ne font pas tourner toutes la journées les moteurs de recherche avec « foil », « hydrofoil »…

I – Foils

Défi Guyader

Ce type de grand prix, que j’ai déjà eu l’occasion de vous présenter (Grand Prix Guyader Défi Nautic) et où se côtoient de nombreux types d’engins pour le plus grand plaisir des spectateurs, s’organise bien en avance. Si en plus de venir traîner sur « Foilers » vous disposez d’un engin à foils, sachez que vous serez le bienvenu au Défi Guyader 2012. Pour le moment, il est prévu que cet évènement se déroule les 05 et 06 mai. Si vous êtes intéressés, « Foilers » transmettra. Sachez que les accro. des Moth à foils seront sûrement de la partie…

Le petit hydroptère d’ET

J’ai déjà eu l’occasion de vous parler de cet engin réalisé, entre autres, par Jean Garnault en 1976 et testé par Eric tabarly (Ici, là et encore là !). Bateau qui a fait croire à certains qu’Eric Tabarly avait inventé l’hydrofoil à voile… Ce bateau, que j’ai eu plaisir à remonter avec Mariannick Buffard au sein de l’Association Eric Tabarly, sera exposé au Nautic 2011 du 03 ou 11 décembre. Vous pourrez aussi voir la maquette au 1/20 qui a servi à réaliser des essais tracté et définir les dimensions de ce prototype…

Proto hydrofoil pour E Tabarly - photo B deguy 1976

Sailrocket, la bête !

Vous avez sûrement suivi les progrès de Sailrocket puis son accident. Sinon, une visite s’impose sur le blog de Paul.

L’Hydroptère

Nouveau projet de record, Los Angeles-Honolulu, vers le printemps 2012. Le temps de référence est celui de Geronimo en 2005. Record pour lequel Jean Le Cam aurait rejoint le team…

L’Hybrid !

C’est du lourd, le team L’Hydroptère semble en passe de réussir à mettre à l’eau en 2013, « l’Hydroptère maxi », qui devrait d’ailleurs s’appeler « l’Hybrid » (Article dans la tribune de Genève). Un des objectifs de l’engin, qui devrait mesurer 30 m par 30 m et serait surmonté d’une aile rigide : l’atlantique en 3 jours. La recherche du budget semble bien avancer et DCNS serait de la partie et abandonnerait le 60 pieds…

Hydroptère Ch

La bête a dépassé 30 nœuds sur le lac de Genève, le fondateur de « Foilers », notre bon Dr Goulu,  m’a fait suivre le communiqué de presse ainsi que quelques liens ici et là sur ce nouveau record Franco-Suisse.

L’Hydroptere.ch - Copyright Loris Von Siebenthal

PiR²

Je vous ai présenté ce bel engin dans l’article “PiR², foiler à foils en Y”. Ma vidéo avait été prise par petit temps. Voila que des chanceux ont pu naviguer à donf (jusqu’à 29.8 noeuds) !!

Mono à foils

Après les multi, les mono. se mettent aux foils. J’avais déjà présenté ce beau projet Speeddream dans la Ptites News 16, voici son nouveau site avec une très belle infographie. Il est aussi possible de trouver une belle vidéo sur ce bateau. Pour ceux qui ont des cheveux blancs, un des leaders de ce projet, le Russe Vlad Murnikov était à l’origine du projet Fazisi dans la course autour du monde 1989/1990 ! A noté qu’il y a aussi un intéressant article sur un proto équipé du système DSS dans le Voiles mag. d’octobre.

Ah, et puis aussi, comment ne pas penser à l’article “Etrange maquette” qui précède ce Ptites News ?  L’idée de cette maquette n’était elle pas déjà de réguler la gîte par des patins/foils immergés ?

Mono à foils suite

En réaction à l’article “Etrange maquette”, André a laissé un message que je trouve très intéressant et qui reprend une interview de Michel Desjoyaux. Je ne souhaitais pas qu’il soit perdu parmi les réactions à cet article, je me permets donc de le coller ci-dessous.

De André, 08 nov 2011
« Un exemple d’évolution de la dernière génération ?
Extrait d’un Interview de Michel Desjoyaux sur site du Vendée Globe :
MD : « L’inclinaison de l’axe de rotation de la quille. On lève l’avant de cet axe, ce qui donne de l’incidence à la quille qui fait alors foil, ce qui revient à cabrer le bateau. Sur les plans Farr cette inclinaison était de 2 degrés, de 5 sur Safran et maintenant on est à 7,5. »

C’est vrai qu’un profil symétrique est moins performant qu’un profil asymétrique, mais la surface est importante et l’angle aussi. J’ai fait un rapide calcul avec les données suivantes : voile de quille 3.6 m x 0.5 m angle 7.5°. Vitesse 10 nœuds : 1.6 t ; 15 nœuds : 3.5 t ; 20 nœuds : 6.3 t. J’ai utilisé un vieux calcul qui m’a servi à concevoir mon canot en 1992, canot qui vole (et puis qui casse !). La quille étant placée en avant le centre de carène, en effet, cela doit faire cabrer le bateau. Par contre, une résultante de 2 à 6 tonnes (voir +), placée au vent à 2 m de l’axe de la quille, donc du bateau, cela ne va pas dans le sens de la contre gîte. Mais tout est affaire de compromis et ce n’est peut être rien par rapport au poids de la quille et aux gains…

Model

Oh le joli petit hydrofoil radiocommandé !

Electrique

Dommage que je ne maîtrise pas la langue de Goethe, par contre les photos sont intéressantes. Bel engin volant électrique à découvrir (voir les liens sous « Bilder »).

« Les annonces »

Vous le savez, on trouve de tout sur « E bay » ou « Le bon coin », du tri démontable de 7.60 m dessiné par Veyron à son grand frère de 9.14 m du même architecte (et presque au même prix).

Il y a aussi un tri à foil, je pense, réalisé à partir d’un Windrider et par l’équipe d’Atlantique Records ou Némo (voir Ptites News 18)…

C’est beau, mais est ce que cela vol ?

Très belle planche en bois équipée d’un foil en bois lui aussi !!

II – Pas de foil mais…

Multicoques

Cela n’a aucun rapport avec les foils, mais si comme moi vous êtes intéressés par les multicoques et leurs origines…

A voir !

Pas de foil mais amusant, lien envoyé par Claude Tisserand, attention aux morsures…

Ouaaah ! Pfffff !

Si comme moi vous aimez ce qui touche à la technique, la créativité, alors vous aimerez peut être ce projet ! Je vous recommande les vidéos celle qui explique le projet et le concept, et celles qui expliques …D’abord le site de Protéi, et puis une vidéo parmi les nombreuses disponibles.

Etrange maquette …

Il y a quelques mois, Pierre laissait sur « Foilers ! » un message expliquant qu’il avait eu l’occasion de voir une étrange de maquette dans les locaux de l’Association des amis du musée de la marine (Ptites News 19) :

« Dans l’entrée se trouve une maquette de voilier qui date un peu et qui ressemble grossièrement à un Star. Elément intriguant : deux patins en inox reliés au pont par deux barres verticales et situés au niveau de la quille, font penser à des foils même si ils ne me semblent pas présenter de profils d’ailes. Après m’être rapidement renseigné il s’agirait d’un modèle destiné à évaluer les capacités de dégeaugage de la carène… J’ai pris quelques photos à l’aide de mon portable… Des infos sur cette maquette ?»

En étudiant les photos, on peu se rendre compte que la tringlerie sur le pont permet de régler l’incidence des patins immergés.

 

Maquette présente dans les locaux de l’Association des amis du musée de la marine photos Pierre Poveda

Mais je n’avais jamais vu auparavant ou entendu parler de cette maquette !
J’ai donc activé mon « réseau » (ça fait chic !) et demandé à mon ami historien de la plaisance Daniel Charles s’il avait déjà vu la bête : que nenni (et pourtant, il en a vu des choses !).

Daniel à donc fait fonctionner un vrai réseau en interrogeant Alain Niderlinder, le conservateur du Musée de la Marine ! Et de fil en aiguille, nous avons appris grâce à Hubert Creusat, qui a servit de lien et qui est vice président de l’AAMM, que le propriétaire de cette maquette est Philippe de Boisriou.

Voici ce que nous avons appris avec Philippe Boisrou :

« …J’y tiens beaucoup parce qu’elle m’appartient ! Je l’ai achetée au patron des voiliers du Luxembourg (j’ai un justificatif). Il y avait une médaille que le modéliste avait reçu dans je ne sais quel concours de bon niveau. La médaille a été volée alors que le bateau était en dépôt dans la boutique du musée. Il semble que cette maquette a été faite pour Tabarly. Au Nautic 2009, j’étais allé montrer des photos à l’association Tabarly. J’ai eu une réponse de Gérard Petipas : il ne m’a pas assuré que cette maquette avait été construite pour Tabarly, mais que c’était fort probable car il y avait eu un certain nombre de maquettes construites pour tester des idées de ou pour Tabarly… ».

 

Maquette de Philippe Boisrou - photos Philippe Boisrou

J’ai aussi contacté mon amie Marriannick Buffard, de l’Association Eric Tabarly, pour savoir si lors de ses recherches elle avait eu l’occasion d’entendre parler de ce projet : malheureusement non !

Nous en savons donc un peu plus mais il reste tout de même une grande zone d’ombre.

Ce projet à t’il vraiment été réalisé à la demande ou pour Eric Tabarly ?

Qu’ont donnés les essais… ?

Qui en saurait plus sur cet engin… ?

Le projet Voilavion, du neuf, du beau !

I – Libellule / Voilavion

Début juillet, un matin de bonne heure, mon téléphone sonne. Je vois s’afficher sur l’écran « Claude Tisserand Port » mais je ne peux pas répondre, je suis au boulot en pleine réunion. Quelques secondes plus tard, j’entends le bip bip bip qui m’annonce que Claude, l’homme qui dès 1964 faisait en France voler un voilier, m’a laissé un message… Mmm mmm, qu’est ce que mon cher Claude souhaite me raconter à 9h00 ? La journée promet d’être intéressante… J’attends la pause café pour écouter ma messagerie et j’entends Claude avec son petit accent du sud me dire : « Fred, c’est Claude, peux-tu me rappeler rapidement s’il te plait ? ». Je m’exécute. Claude m’apprend qu’il est en Bretagne sud (il habite en Corse) et me demande si je suis disponible le lendemain. Mais j’ai malheureusement un boulot assez « carré » et je ne peux donc pas le rejoindre. Dommage car il m’annonce qu’il est en train de tester un nouveau bateau à foils qui fonctionne très bien, et dont le gréement est vraiment particulier… Mais il ne peut pas m’en dire plus car le projet est pour le moment top secret ! Toutefois, il a recommandé « Foilers ! » au team qui l’a « embauché » comme consultant Es hydrofoils… Si je ne suis pas disponible, et bien, il faudra que je sois patient et attendre que l’équipe me contacte lorsqu’elle aura fait le point sur ces premiers essais et aura récupéré photos et vidéos …

Libellule – photo Alexandra Babonneau

Et c’est bien ce que va faire le team de Voilavion, début septembre. Patrice Magnard, président de Magnard Innovation et concepteur de ce beau projet me contacte un samedi pour me présenter son bébé, il connaît Foilers et Claude lui a bien recommandé de me contacter. Comme je ne disposais alors d’aucune photo ou vidéo de l’engin, je ne pouvais que me l’imaginer. A chaque détail technique évoqué, mon imagerie 3D perso réalisait un “mix” des engins présents dans ma bibliothèque de matière grise.

Mais revenons à ce nouveau projet. Patrice Magnard a commencé par le commencement : l’idée de base du projet. Il m’explique que lorsqu’il était plus jeune, il a fait beaucoup de planche à voile et qu’il a donc imaginé transposer l’idée du gréement incliné sur un bateau. Le but étant bien entendu de le « soulager ». L’engin n’étant pas prévu pour être une bête de run, mais un bateau confortable en navigation, donc capable de naviguer sur les deux amures, l’idée du gréement basculant s’imposait. Et tant qu’à soulager le bateau, pourquoi ne pas l’équiper de foils ? Car ce n’est que dans un second temps que l’idée d’utiliser des hydrofoils est venue se greffer. Et c’est là qu’intervient Claude Tisserand, le père des Véliptères et du Tétrafoiler (pour ne parler que de voilier !). Les foils sont du type asservis, ils permettent en plus de faire décoller le bateau, de garantir une « accroche » à la surface pour éviter le décollage complet. Ce qui est d’autant plus important lorsque l’on utilise un gréement incliné. Ce projet est récent puisque la décision de sauter le pas et de mettre ce bateau en chantier n’a qu’un an !

Grâce à un ami commun, Patrice rencontre Xavier Fay, architecte naval, qui se passionne pour le projet et dessine l’élégant Libelulle, le premier spécimen de Voilavion. Très rapidement ils mettent le bateau en chantier. Un brevet est même déposé pour protéger la création du gréement. L’équipe se complète rapidement avec l’arrivée de Bernard Bachelier, constructeur de bateau spécialisé en construction carbone. Il vient épauler Xavier dans la construction du bateau afin d’assurer sa mise à l’eau exactement à la date prévue un an plus tôt. La mise à l’eau a eu lieu en juin et 7 navigations ont été déjà réalisées au mois de juin et juillet avec Patrice et Xavier à la barre.

Libellule – photo Alexandra Babonneau

La vitesse atteinte par ce bateau 100% en carbone est pour le moment de l’ordre de 20 nœuds, mais l’équipe espère atteindre 30 ! Une seconde série d’essai a débutée le 27 septembre et doit se poursuivre sur une partie du mois d’octobre. Patrice m’a gentiment invité, mais encore un fois, mon emploi du temps ne s’y prêtait absolument pas (scrogneugneu !).

Vidéo Voilavion – Paul Chabot

Gréement

Le gréement pourrait faire penser à celui d’OTIP, de Wingmill, ou de l’Aeroskimmer (voir en bas d’article). Mais là où ces bateaux ont optés pour un gréement épais, Voilavion est équipé d’un très beau gréement souple, tout en finesse et d’une grande “légèreté visuelle”. Le proto N°1 porte un nom qui lui convient parfaitement : Libellule. Cette option de gréement réversible permet d’éviter un basculement complet par le dessus de l’articulation, soit sur environ 120°. Sur Voilavion, le basculement se fait par le bas et n’est donc que d’environ 60°. Cela permet de simplifier la mécanique et la cinématique et de diminuer de façon très importante le temps de basculement. Bref une solution qui semble fort judicieuse. La voile est étarquée par l’intermédiaire d’un wishbone, autre emprunt au domaine de la planche à voile ! Le pied de mat est posé sur la poutre avant et se déplace latéralement d’un bord sur l’autre sur un rail (le bras est plus large que le bateau). La base du mat et la structure qui le supporte, située entre la poutre avant et l’extrémité de la poutre axiale, forment une structure tétraédrique qui doit être relativement résistante tout en étant légère. La largeur est très impressionnante, elle permet d’obtenir une bonne stabilité (les foils sont moins écartés que sur une configuration trimaran) et une bonne inclinaison de « l’aile ».

Libellule – photo Alexandra Babonneau

Les foils

Ils sont au nombre de 4, comme sur le Tétrafoiler. Cette configuration fut une des premières utilisées sur des catamarans à foils (config « double tandem », Icarus, Mayfly, Flying feline…), avant que la configuration avion ne démontre sa supériorité. Mais cette configuration tandem semble avoir des avantages qui avaient peut être été trop rapidement oubliés, puisque l’Hydroptère Ch l’a aussi adoptée : stabilité, moins de risques de décrochage à la gîte… Les foils avant, qui ont une belle forme elliptique, sont régulés par des « traînards » qui agissent sur un volet de bord de fuite.

Le team

• Patrice Magnard : concepteur général du projet Voilavion. Chef d’entreprises innovantes et président de Magnard Innovation.
• Xavier Faÿ : architecte naval de Voilavion Libellule. Xavier a longtemps collaboré avec le groupe Beneteau sur les projets Lagoon. Il a également développé des projets conceptuels et innovants (Kaoba : monocoque de course croisière avec un mat aile. Wasaby : Day Boat catamaran à moteur).
• Bernard Bachelier : constructeur de bateaux, il est spécialiste des matériaux composites. Il a construit des prototypes de course depuis 1982. Il est ancien responsable de production chez Jeanneau.
• Claude Tisserand : pionner des hydrofoils en France depuis 40 ans, il a construit 4 bateaux à hydrofoils inclinés ainsi qu’un bateau à foils en T à palpeurs. Il est le consultant pour la partie foils du projet Voilavion Libellule.
• Blaise Masson : gestion administrative du projet et régisseur de la campagne d’essais.
• Sabine Masson : cuisinière émérite de la campagne d’essais.
• Anne Vayer : gestion administrative et sociale Magnard innovation.
• Maxence D’Audiffret : dévelopement et encadrement des projets Magnard Innovation.
• Matthieu Kerhuel : chercheur à l’Ecole Centrale de Nantes, conseil scientifique et naviguant sur Voilavion.

Conclusion

Je pense que nous n’avons pas fini de parler de ce beau bateau et j’ai hâte d’en savoir plus ! Merci à Patrice et Claude pour cette « exclusivité ». A suivre donc…

II – Quelques engins avec gréements basculants

Je ne compte pas dans cette famille les Fliptackers comme les bateaux développés par Bernard Smith ou Objectif 100 de Jean Marie Finot. Sur ces bateaux, il ne s’agit pas d’un basculement selon un axe situé au milieu du gréement, mais au niveau du voilier. Même si l’idée de départ est la même, la réversibilité des Fliptackers est moins évidente que celle des engins ci-dessous. Si vous êtes intéressés par cette catégorie, et que vous souhaitez découvrir d’autres engins ailés, nous avons avec Xavier Labeaume réalisé un article sur le projet Albatross (engin à double aile en V).

Cyclone sail

Bien entendu ce gréement parasol (umbrella rig), développé par Percy Pilcher et Walter Gordon Wilson, est plus complexe que les gréements basculants selon 2 axes. Mais puisque cette voile peut basculer, elle peut être considérée comme l’ancêtre de ce type de gréement. Ce bateau est ici en navigation en 1897, mais en 1896, une autre version un peu moins évoluée avait déjà naviguée. Percy Pilcher est un des pionniers de l’aviation. Quatre ans avant les frères Wright cet inventeur anglais faisait voler son cinquième planeur. En plus de pouvoir s’incliner autour de son axe horizontal, le gréement pivotait autour du mat et celui-ci pouvait aussi s’incliner latéralement comme les quilles basculantes mais dans les airs. Enfin, la voile pouvait se replier sur elle même !

Cyclone sail par Percy Pilcher et Walter Gordon – photo Beken & sons

Tilting Rig Design par Chris White

Voici le projet qui rappel le plus le projet Voilavion du fait du basculement par le bas du gréement et de la voilure souple. Dessiné par Chris White, un modèle à priori réalisé sur la base d’un cata de type Hurricane, a navigué dès 1987 (brevet 4,653,417).

Hurricane de 18’ avec gréement inclinable brevet Chris White - photo DR

Kat 28 de Michel Henry

Monté sur un Kat 28 de série, le gréement réalisé par Billie Marine, était lourd (240 kg). Il mesurait 13 m de long pour 4.5 m de corde. La voile en mylar, qui recouvrait les lattes en fibre de verre et carbone, se déployait comme un store vénitien… Ce bateau fit plusieurs apparitions lors de la semaine de vitesse de Brest (1988) mais il manquait de mise au point. Longueur 8.50 m, largeur 5.08 m, poids estimé 950 kg, SV 58 m².

Kat 28 de Michel Henry – photo DR

Windmill

Nous devons la superbe photo ci-dessous à l’excellent Christian Février qui se trouvait là au bon moment en 1989 sur la plage de Mc Crae en Australie. Windmill se préparait à prendre le départ d’une manche de la Little America Cup. Il aurait du gagner par forfait face à The Edge II, qui avait décidé de jeter l’éponge : trop de vent pour sa fragile aile réversible. Mais voila, lors d’un virement, l’aile mal maîtrisée se mis en travers du vent et fit décoller le bateau qui se retourna. L’aile fut brisée et Windmill du abandonner. Longueur 7.60, largeur 4.30 m, poids 250 kg, SV 27.87 m².

Windmill – photo Christian Février

OTIP

Plan de Marc Lombard et du CRAIN, ce beau bateau à l’esthétique si particulière, par rapport aux autres cata de classe C, fut un autre challenger malheureux de la Little A Cup en 1991. L’aile de ce bateau était l’oeuvre de Rémy Laval Jeantet qui avait déjà testé ce type de gréement au début des années 80. En plus de l’intérêt de la sustentation, le fait qu’elle n’avait pas besoin d’avoir un profil réversible permettait de simplifier sa conception. Par rapport à Windmill, l’équipe Rochelaise avait équipé chaque extrémité de l’aile d’un système de blocage en position pour éviter de rééditer la figure de style réalisée par Windmill en 89. Malheureusement, comme Windmill, Otip de retourna. Mais ce chavirage n’était pas lié à son gréement mais à l’enfournement du bateau. Longueur 7.60, largeur 4.30 m, poids 210 kg, SV 25.87 m².

OTIP – photo Christian Février

Aeroskimmer

Conçu par Tom Bakker, qui a commencé le développement de ce bateau en 1994, l’Aeroskimmer est, ou était, doté de coques planantes. Ce bateau devait être, sauf erreur de ma part, commercialisé. Mais je ne suis pas certain qu’il ait été produit à plus d’un exemplaire… Il a entre autres participé à ​​la Speed Week de Weymouth en 1997 et remporté cette semaine de vitesse dans sa classe. Longueur 5.00 m, largeur 4.80 m, poids 190 kg, SV 18.00 m².

Aeroskimmer – photo DR

Свищ

Plus récemment, en 2010, et plus à l’Est, un Russe a réalisé un catamaran gonflable à gréement basculant (par le dessus). Bateau visible en vidéo, là et là. Sur la seconde vidéo, le bateau semble avoir troqué le gréement incliné pour un gréement plus classique. Je vous recommande le visionnage de ces vidéos. Nos amis Russes font avec les moyens du bord, c’est rustique mais le cœur y est. Et j’ai toujours eu un faible pour leurs multicoques gonflables.

Свищ – photo DR

Gréements à bout de bras !

Enfin, même si dans ce cas l’articulation permettant le basculement du gréement n’est pas mécanique mais humaine, plusieurs projets de gréements symétriques et basculants ont vu le jour. Gréements testés sur des planches à voile et sur d’autres supports : Wind Weapon, Birdsail, Kitewing…. Beaucoup de sites présentent de très belles vidéos de vol au dessus de différentes surfaces (neige, sable…). Ci-dessous quelques dessins extraits de brevets :

Extraits brevet US 4,742,977

Extraits brevet US 5,826,530

Extrait brevet US4501216

Projet Weibel

Le concept est un peu le même, un pied de mat qui coulisse sur un rail mais là, le mat de « Weibel » se trouve derrière la voile. Ce bateau n’est semble t’il qu’à l’état de projet.

Vue d’artiste projet Weibel – site Weibel

Et aussi

Il existe encore de très nombreux autres brevets basés sur le même type de gréement basculant, que ce soit par le bas (exemple US6189472) ou par le haut (exemple US20090151614)…

III – Remerciements

• Patrice Magnard
• Claude Tisserand
• Daniel Charles

Jeu « Foilers ! » 15

Jeu, le retour !

Voici un très bel et original engin, vous n’allez pas dire le contraire !

Jeu 15, qui a imaginé et réalisé cet engin ??

Oui mais qui est son géniteur ?

Je n’ose pas vous demander le nom de ce bateau !

Réponse :

Hydrocat de Patrick John Cudmore.

P. J. Cudmore est né et a grandi aux états unis (Dakota du Sud). Il a obtenu un baccalauréat en architecture en 1965 et une maîtrise en architecture de l’Université de Harvard en 1966. C’était un architecte, inventeur, écrivain et enseignant qui a déposé de très nombreux brevets : GV avec bord de fuite particulier améliorant les performances, boite/microscope permettant d’élever et d’observer des insectes, nichoir à oiseau design, capsule de jeu oscillante…

Ce bateau semble être le premier d’une série de 3 prototypes. Ces engins ont été réalisés de 1971 à 1985 ! Le bateau ci-dessus était peut être le second et semble avoir été réalisé en 1981. Avec cet engin, P. J. Cudmore souhaitait battre des records de vitesse mais aussi réaliser un bateau produit en série. Je pense qu’il a surtout battu un record d’originalité et d’esthétique.

Le dernier proto, était un prao, Seaflyer, qui mérite le détour ! Voici là et là des pages qui parlent de cet autre prototype.

P. J. Cudmore est décédé en 2001.

PiR², foiler à foils en Y

I – PiR²

Passionné par les engins à hydrofoils et par les multicoques depuis de nombreuses années, j’ai toujours été intéressé par les bateaux dessinés par Sylvestre Langevin. Ils avaient, et ont toujours pour certains, un look incomparable. Vert comme Gautier III, rouge sous le nom de Meccarillos, Noir pour Drakkar noir. Des bateaux en aluminium, qui dénotaient parmi les multicoques en composites. Car dans les années 80, le bois et l’aluminium avaient déjà perdus du terrain face au composite. C’est peut-être aussi ce matériau, et le fait que ces trimarans à foils en Y étaient démontables, qui leur donnait cet aspect si particulier. Mais aussi leurs coques centrales très fines qui imposaient l’ajout d’extensions.

Quand il y a quelques années, mon ami Paul Buttin m’a convaincu d’adhérer au « Golden Oldies Multihulls », et que j’ai découvert la présence de PiR² dans la flotte de l’association, j’ai vraiment été content de savoir qu’un de ces bateaux naviguait toujours. J’ai ensuite régulièrement rencontré les propriétaires, Françoise Hanss et Etienne Hochedé, qui m’ont rapidement invité à bord. Entre temps, j’ai eu la chance de naviguer à bord de deux autres foilers de la flotte des « Golden » : Fildou et Hydrofolie. Il a fallu que j’attende la bonne occasion, mais voilà, c’est fait, j’ai mis les pieds sur un plan Langevin à foils en Y….

PiR² - photo Jean Marie Liot

Françoise et Etienne

Françoise et Etienne sont des dignes représentants de ces amateurs qui font vivre la classe Multi50 à côté des grosses écuries. Françoise Hanss, qui est propriétaire du bateau, s’occupe aussi des contacts avec la presse. Etienne est garagiste à Abbeville et a déjà construit un monocoque à bord duquel il a réalisé plusieurs transatlantiques (3ème de la transat anglaise en classe IV en 2000). Etienne à commencé a naviguer à l’âge de 20 ans avec un des clients de son père (lui aussi garagiste), il a aussi couru « The Transat 2004» à bord de PiR².

Etienne & Françoise Trophée Prince de Bretagne 2011 – photo Bernard Pallier

Le bateau

Construit en 1983 selon les plans de Sylvestre Langevin, ce trimaran à foil en Y inversé à fait les beaux jours de la course au large aux mains de nombreux skippers. Comme sur les autres foilers en aluminium de S. Langevin, la coque centrale à un faible franc bord et une faible largeur. Sans le coqueron rajouté derrière le bras, le bateau n’aurait pas la hauteur sous barrot. Les foils de ce bateau, et de son sister-ship, ont été réalisés en alliage d’aluminium (en fonderie). Cette technique économique (5 x moins onéreuse que l’usinage) ne permet toutefois pas d’obtenir un excellent profil (le budget ou le choix des skippers n’a pas permis d’opter pour l’usinage).

Aujourd’hui, les nouveaux bateaux sont plus léger, plus extrêmes… mais PiR² participe activement aux courses et à l’animation de cette classe. Au sein des Multi 50, c’est le seul bateau à hydrofoils, construit en aluminium et démontable ! C’est sûrement aussi un des « Golden Oldies Multihulls » qui court le plus (il est aussi labellisé « Bateau d’Intérêt Patrimonial »). Sur les deux foilers de 50 pieds dessinés par S. Langevin, seul PiR² participe toujours à des courses. Ker Cadelac, son sister-ship, longtemps barré par François Boucher, a gagné de nombreuses courses dans sa classe. Il est aujourd’hui dans la baie de San Francisco suite au redressement judiciaire de la société qui permis de lancer son dernier fait d’armes, le record New York / San Francisco. PiR2 est lui basé en Picardie, à Saint Valery sur Somme. Etienne à réalisé de nombreuses réparations et améliorations sur son bateau, comme la mise en place de « déflecteurs » sur la partie avant de la poutre, là où il la poutre était verticale et non en « coin ». C’est-à-dire au niveau de la coque et des flotteurs. L’esthétique s’en trouve améliorée et le passage dans la mer sûrement aussi. Pour vérifier l’utilité des foils l’hiver dernier Etienne en a retiré un : effet catastrophique, le bateau navigue beaucoup moins bien, le flotteur n’est pas suffisamment volumineux (il mesure environ10 m).

Le 05 juin 2010, au cours de l’étape retour de la course Vendée / St Petersbourg, PiR² a démâté. Etienne, Françoise et leur équipier Paul Coulais, ont réussi à remonter à bord le gréement complet !! C’est donc au moteur, à bord d’un trimaran passé de 12 à 21 m de largeur (et toujours de15 m de long), qu’ils ont rejoint Skagen au Danemark. Le mat a été remonté à l’aide d’une grue et le bateau a repris la course  le 07 juin ! Malheureusement, la perte de temps occasionnée par ce démâtage et une météo défavorable a rendu impossible l’arrivée en Vendée de PiR² pour la remise des prix. Etienne et Françoise ont préféré stopper cette belle aventure à Saint Valery sur Somme.

 

Le parcours de PiR²

• 1983 : Découvert, transat en double avec P Léopold Léger et JP Boudart
• 1983 : Ciné Club Vidéo, transat en double
• 1984 : Lessive Saint-Marc pour la TransMed avec Denis Gliksman, arrivé 3^ème
• 1984 : Lessive Saint-Marc pour la transat anglaise O’Star avec Denis Gliksman en 17j22h17’
• 1984 : Lafleur pour la Québec Saint-Malo avec Denis Gliksman en 13j01h49’
• 1984 : participation à la course en équipage La Rochelle/La Nouvelle Orléans avec Denis Gliksman
• 1986 : Union Matériaux pour la TransMed avec P. Masse et Y L’Hermitte
• 1987 : participation aux grands prix
• 1989 : Groupe Futur, course de l’Europe en équipage, propriétaire Monique Brandt
• 1990 : 3.14 pour la Route du Rhum, propriétaire Patrick Iafrate
• 1992 : Trois quatorze, pour l’O’Star avec Bernard Quentin, inscrit mais non parti
• 1994 : πR² changement de nom, propriétaire Pierre Duprez
• 1998 : Armor Lux pour la Route du Rhum avec Anne Cazeneuve en 24j12h48’
• 2003 : πR², propriétaire Françoise Hanss
• 2004 : πR² pour The Transat avec Étienne Hochedé en 19j13h45’
• 2007 : πR² pour le trophée Jean Stalaven, Trophée Malo (changement de couleur passage en blanc)
• 2008 : πR² pour le trophée Jean Stalaven, Trophée Malo
• 2009 : πR² pour l’Estuaire Challenge Port Médoc, le Trophée Malo et le Trophée du port de Fécamp Multi50
• 2010 : πR² pourla Vendée Saint-Pétersbourg, l’Estuaire Challenge Port Médoc, le Trophée de Fécamp
• 2011 : πR² pour l’Estuaire Challenge Multicoque Port Médoc, le  Trophée Prince de Bretagne et le Trophée du port de Fécamp

Sous le nom de Lafleur Québec St Malo 1984 – photo Philip Plisson

PiR² en chiffres

• Longueur hors tout : 15,15 m
• Longueur flottaison : 15 m
• Largeur Maître bau : 12 m
• Tirant d’eau : 1,20 m à 2,50 m
• Tirant d’air : 21 m
• Déplacement : 5,5 T
• SV :  au près 150 m², au portant 260 m²

Construction

Chantier Dufour Aluminium CNA 80 à Saint Jean d’Angély en 1983

• Coque centrale, flotteurs et poutre centrale  en aluminium (AG4)
• Foils moulé en alliage d’aluminium
• Mât et bôme Maréchal en aluminium
• Gréement dormant en inox

II – Le grand prix Prince de Bretagne Multi 50 vu depuis PiR²

Vendredi 19 août 2011, je retrouve Françoise et Etienne, de bon matin, à St Quay. Ils sont installés au bar qui surplombe le port, devant un petit déjeuné. Nous descendons avec deux autres équipiers « voir la bête ». Françoise nous fait faire le tour du canot et en profite pour nous détailler les différentes manœuvres, drisses, écoutes… il faut dire que nous ne sortons pas pour une simple balade. L’équipage se complète petit à petit, nous serons 6 à bord dont certains pour les trois jours et d’autres pour seulement deux. En plus de Françoise et Etienne, je fais la connaissance de Frédéric Hernot, Bernard Pallier et Eric Jégou. Pour eux, ce sera la première sortie en multicoque, mais je vais m’en rendre compte, pas la première compétition. Je fais aussi la connaissance de Loïc, dont la voix me dit quelque chose. C’est quand un des équipiers me dit : « il ne faut pas que l’on raconte des conneries, il y a un journaliste à bord », que je vais enfin faire le lien entre le fameux Loïc et Loïc Etévenard de Thalassa ! Loïc est hyper sympa (comme le reste de l’équipe). Si on ne le reconnaît pas, ce n’est pas lui qui se ventera de parcourir le globe.

Une partie de l’équipage entre 2 manches – Photo Bernard Pallier

Le temps de ranger nos affaires et les premiers bateaux sortent du port. Le plateau est un des plus beaux de la saison, 12 bateaux (d’autres 50 pieds n’ont pas pu venir). Il est possible de classer les catamarans et trimarans présents en 3 groupes : Les très bons : Whaou, Maître Jacques (ex Whaou 2), Actual, Prince de Bretagne. Les bons : CLM, La mer révèle nos sens (ex Whaou 1 à P. Laperche aussi propriétaire d’Hydrofolie), Nootka, FenêtreA-Cardinal, Martenat Bretagne. Et enfin, ceux qui par manque de moyens ne peuvent pas rivaliser avec les autres bateaux : Delirium (une affaire de famille, celle des De Carlan), Citoyen du monde et PiR2. Nous faisons donc partie du dernier groupe, sans espoir de croiser le fer avec Whaou, Actual… ! Mais avec l’envie de bien faire : belles manœuvres, meilleurs choix de voiles… et si possible de mettre quelques bateaux derrière nous. Et le contrat a été rempli ! Nous allons courir 9 manches et l’équipage va petit à petit monter en puissance : connaissance des manœuvres, des particularités du bateau, des voiles. Si nous avions bien lu les instructions de course, nous aurions même pu mieux faire… ! L’ambiance à bord était excellente, Etienne décidait, mais l’équipage donnait son avis sur le choix des voiles, les options. A quai, idem, et l’organisation était excellente sur l’eau et à terre, bref le bonheur. Vivement la prochaine fois, si possible avec un peu plus de vent !

Délirium « famille de Carlan », un de nos concurrents – photo Bernard Pallier

 III – Sylvestre Langevin

Sylvestre Langevin est ingénieur de formation, il a exercé durant une année dans un bureau d’études en aviation et a beaucoup dessiné des bateaux à moteur (50% du volume de travail de son cabinet). Les foils en Y inversé sont une des marques de fabrique des foilers de Sylvestre Langevin (il a déposé plusieurs brevets). D’autres ont essayé ce type de plan porteurs comme Adrian Thompson sur le F40 Promocéan ou le duo Marc Van Peteguem – Vincent Lauriot Prevost (MVP VLP) sur Gérard Lambert devenu Kermarine. Kermarine excellait dans la piaule. Lors du Trophée des Multicoques de la Trinité sur Mer en 1984, il a devancé de nombreux maxi multicoques de plus de 85 pieds ! Mais sur Kermarine, c’est aussi Sylvestre Langevin qui était l’auteur du dessin des foils à la demande de MVP VLP (angle moins fermé et ailes plus longues). Sylvestre Langevin a dessiné de nombreux bateaux de croisière ou de course. En course, il est surtout connu pour les bateaux ci-dessous, qui étaient « tous » démontables (sauf Dupon Duran) !

Une partie de la flotte dessinée par Sylvestre Langevin

• 1980 Catamaran de 18m, Elf Aquitaine / Nord Pas de Calais. Bateau au départ skippé par Marc Pajot et qui a trusté les premières places pendant de nombreuses années (Route du Rhum, Record de l’atlantique…). Aux dernières nouvelles, il serait échoué sur une plage de la Dominique.
• 1981 : Foiler de 13,72m, Gautier II / SV Caddy / Drakkar Noir / Marchés de France. Le bateau, skippé lors de la Twostar 1981 par  J. Yves Terlain et Christian Février, était alors équipé d’une voile souple munie d’une partie épaisse ! Il est aujourd’hui la propriété d’un membre des Golden Oldies mais n’est pas, pour le moment, en état de naviguer…
• 1982 : Foiler de 18,28m, Gautier III / Mecarillos / Pour Médecins Sans Frontière. Ce bateau pourtant rapide n’a pas vraiment eu le droit aux honneurs.  Quand il s’est retourné en 1984, il était placé devant des bateaux plus grand…
• 1983 : Foiler de 15,20m, Ker Cadelac / Avenir / Women Of Europe / Finistère Bretagne. Ce bateau a eu une très belle carrière entre autre sous le nom de Ker Cadelac. Il a tout gagné en 50’ durant les premières années qui ont suivies sa mise à l’eau
• 1983 : Foiler de 15,20m, Découvert / Saint Marc / Lafleur / Union Matériaux / Trois Quatorze / Armor Lux / PiR². Peut être un peu moins bien skippé que son sister-ship, il a tout de même réalisé de belles places avec Denis Gliksman comme skipper…
• 1984 : Catamaran de 20,80m, Roger & Gallet. Très beau catamaran qui n’a jamais pu démontrer sont potentiel.
• 1986 : Foiler de 18,28m, Dupon Duran. Ce très beau bateau construit en bois moulé, donc avec une esthétique différente des premiers foilers Langevin, a terminé 8^ème de la Route du Rhum en 1986

Ker Cadelac et Découvert (PiR²), les deux sistership – photo Christian Février

IV – Les foils en Y

Ces foils ont l’avantage d’être totalement immergés et de parfaitement équilibrer les efforts des deux plans porteurs sur la jambe de force. Ils s’auto régulent en diminuant leur portance en se rapprochant de la surface. La forme en Y permet de réaliser une régulation « souple » ce qui n’est pas le cas avec des foils en T qui décrochent d’un coup lorsque le profil se rapproche de la surface et ventilent. Autre point intéressant, l’augmentation de l’angle formé par chaque 1/2 plan porteur et la jambe de force (angle supérieur à 90°), doit limiter les interférences entre la portance des 1/2 plans porteurs et celle de la jambe de force qui est aussi soumise à la dérive. Ce type de foil permet, à une certaine vitesse, de décoller le flotteur sous le vent au dessus de l’eau et de garder la coque centrale en contact avec la surface. C’est une optique différente que celle exploitée actuellement où le bateau se lève sur le flotteur qui est lui-même soulagé par un foil (qui permet aussi de limiter l’enfournement). La voie actuellement développée, fait giter le bateau, ce qui diminue le rendement du gréement. De plus, la stabilité sur un flotteur n’est pas optimale même avec la mise en place d’un foil. D’après Sylvestre Langevin, il serait intéressant de comparer un foiler équipé de foils en Y bien étudiés et réalisés avec un trimaran à foils d’appoint tels que nous les connaissons. D’après Sylvestre Langevin, entre une meilleure définition de l’angle du Y et du profil ainsi que d’autres améliorations, un gain de 45% des performances est envisageable…

Flotteur sous le vent partiellement décollé – photo F. Monsonnec 08-2011

Ces foils ont le désavantage de ne pas être facilement escamotables. Donc de traîner par vent faible. D’ailleurs, sur Gautier III, un système de réglage du calage de l’incidence avait été installé, permettant d’avoir une incidence d’environ 0° aux faibles vitesses, de 5° vers 10 nœuds et de 2.5° à plus grande vitesse. Autre point négatif de ce type de foil, par mer agitée le foil au vent, même décollé au dessus de la surface (du fait de la gîte), peu recevoir des vagues qui secouent la structure. Sylvestre Langevin avait dans ses cartons un système de réglage de la profondeur des foils, pour soulager la coque centrale ainsi qu’un système de rétraction des foils. Cette rétraction (système breveté), devait se faire par « repliage » vers le bas des plans porteurs (un peu comme une hélice « bec de canard »). Ceux-ci étant par la suite remontés dans un puit. Ces projets n’ont toutefois pas pu voir le jour.

En course, après Promocéan en 1986, ce type de foil ne semble plus avoir été testé. Je ne peux pas parler des foils en Y sans évoquer le Néo Zélandais Gary Baigent. Gary a testé différents types de foils sur ses foilers, Flash Harry et Groucho Marx, dont des foils en Y vers 2007. Il travaille actuellement sur un nouveau superbe foiler Seditious Sid équipé de foils en J… Enfin, je ne suis pas certain qu’il ait vraiment volé, mais en 2000 ou 2001, l’australien Steve O’Regan a réalisé un Moth à foils équipé de foils en Y (2 à l’avant au bout des ailes). C’était avant que les foils en T ne révolutionnent le monde des Moth. Les foils en Y ont été supplantés par les foils d’appoint comme ceux montés sur Biscuit Cantreau et ses petits frères qui ont servis de base de recherche aux architectes MVPVLP et qui, d‘une certaine manière, ont donnés naissance aux trimarans tels que nous les connaissons aujourd’hui (flotteurs à fort volume, 3 safrans, foils d’appoints…). Les foils en Y ne doivent pas être confondus avec ceux en T installés sur VSD 2, We / Sebago ou Blue Arrow.

Foil en Y – photo F Monsonnec 08-2011

V – Quelques trimarans avec foils en Y

Gautier II avec sa GV épaisse – photo Christian Février

Gautier III devant la poutre, le système de calage du foil - photo Christian Février

Ker Cadelac sister-ship de PiR² - photo DR

Gérard Lambert / Kermarine la Trinité sur mer – photo Philip Plisson

F40 Promocéan - Course au Large N°39 juin-juil 86 photo DR

Dupon Duran tri en bois moulé - photo DR

Flash Harry dessiné et réalisé par Gary Baigent vers 1980 – photo G Baigent

VI – Conclusions

Concernant  les foils en Y, je me demande si ce type de plans porteurs n’a pas été trop rapidement « enterré » ! Même si dans le cas de foils avec volets de bord de fuite la mécanique ne serait pas évidente à concevoir et réaliser, cette architecture pourrait réduire les décrochages violents des safrans et foils…

J’ai vraiment pris beaucoup de plaisir à naviguer sur ce bel exemple de l’évolution de l’architecture navale. Bravo à Françoise et Etienne pour leur investissement. Il en faut pour conserver ce bateau en si bel état. Je rêve d’une rencontre Gautier II / PiR² qui sont les seuls bateaux de ce type encore présents en Europe, why not (Gautier II vient de se rapprocher du milieu marin…) !

PiR² Trophée Prince de Bretagne 2011 – photo Geoffroy Grandadam

Rajouté les 16 et 17/09/2011

Geoffroy Grandadam vient de mettre l’ensemble des photos prisent sur PiR² lors du Trophée Prince de Bretagne sur le Site de la Multi 50. Et bien entendu celles prisent sur les autres bateaux….  Multi 50 page PiR²

Je me dépêche de rajouter l’existence d’un autre engin équipé d’un foil en Y avant de me faire découper en morceaux par Gérard Delerm (il doit être loin de son PC pour ne pas avoir répliqué !). Comment ais-je pu oublier la planche à foils de Rich Miller ?

Foil en Y de l’engin de Rich Miller

Remerciements

• Françoise Hanss et Etienne Hochedé
• Yves Gautier site « Histoire des Halfs »
• Sylvestre Langevin
• Christian Février
• Bernard Pallier
• Geoffroy Grandadam
• Gary baigent
• Marc Aumont

Ptites News 21

Encore un “Ptites News” sur Foilers ! Et oui ! C’est l’été (même si le temps n’est pas formidable), j’ai quelques articles sous le coude mais certains ont besoin d’un complément d’informations et comme vous peut être, mes « sources » sont en vacances. En attendant ces articles, qui je l’espère vous plairont, voici un nouveau « Ptites News ».

Moth à foils

Anthony Rezzoug, qui anime la classe des Moth à foils en France, vend son bateau. C’est assurément une monture idéale pour commencer sur ce type de support. Voici une annonce où vous trouverez toutes les informations complémentaires. Bons vols…

Annonce vente Moth A Rezzoug 08-2011

Le Moth de A rezzoug est à vendre...

Même les catamarans de croisière optent pour le « foil »

Question de mode, réel avantage en plus de celui de déporter le puis de dérive/foil sur le côté (donc pas en plein milieu de la coque)…. ? Le dernier Catana est équipé de dérives courbes…

Catana 59 via site Catana

Dérive courbe Catana 59 via site Catana

Très joli projet de foil pour Kite

Alpine Foil…

Cayak à moteur et foils

Un kayak, 2 flotteurs, un moteur et inévitablement beaucoup de travail sur les foils et les commandes. Une stabilité « incertaine », mais beau projet ! Cet hydroptère a été créé par Serge Pennec sur la base d’un vieux kayak. Il est propulsé par un petit moteur thermique. Les commandes sont celles d’un avion : direction aux pieds, profondeur et roulis au manche (à droite), gaz à la main gauche. Dès que l’appareil accélère, les plans porteurs immergés entrent en action et la coque sort complètement de l’eau. Serge Pennec avait remisé cet appareil dans son atelier depuis plusieurs années. Il l’a prêté à l’association Air De Glisse afin qu’elle le remette en état et le fasse fonctionner. L’association est spécialisée dans les aéroglisseurs et le site mérite une visite. Cet essai a eu lieu à Malling, près de Metz, le 15 juillet 2011. Certains pourront se demander si la mise en place d’une régulation de la hauteur de vol par palpeur ne serait pas judicieuse… Oui, c’est possible. Sauf si l’idée est aussi d’apprendre à maîtriser la bête, véritable cheval sauvages (un gros hyppocampe quoi !).

Trifoiler

Incroyable casse d’un Trifoiler lancé « pleine balle » !

MOD 70

La monotypie ne me passionne pas ! Mais en passant près du MOD 70 Race for water, je me suis rendu compte que ses foils avaient des extrémités elliptiques alors que jusqu’à présent, les derniers trimarans MVP – VLP avaient des terminaisons de foils avec Winglet. J’avais ma petite idée sur le pourquoi de cette forme, mais j’ai préféré vérifier en demandant à l’équipe technique pourquoi les foils de MOD 70 n’ont pas de Winglet.

Les bateaux étant tous les mêmes, ils n’ont pas besoin d’être au maximum de ce qu’il est possible de faire. Comme la réalisation de winglets coûte plus cher et que les winglets imposent une mise en place des foils par le dessous (dans l’eau si on ne peut ou ne veut pas sortir le bateau), cette solution n’a pas été retenue. De même, certaines pièces en titane sur les 60 pieds sont en inox sur les MOD 70 ! Ouf, le winglet à toujours son utilité/supériorité !

Extrémité elliptique foil MOD 70 – photo F Monsonnec 08-2011

 

Winglet foil Banque Populaire V – photo F Monsonnec 08-2011

Des photos de l’Hydroptère, en veux tu, en voila !

• Hydroptère « Hydroptère » !
• Hydroptère CH

L’Hydrotère CH bas ses premiers records

L’Hydroptère.ch (cata de 35 pieds) vien d’établir deux premiers records sur le lac Léman :  record du kilomètre à 29,18 nœuds (vitesse max 34,84 nœuds) et celui de l’heure à 21,32 nœuds…

Les hydrofoils Suisse en vidéo sur le site V & V

Une vidéo qui fait suite au beau N° du mois de juin qui présentait plusieurs engins Suisse ainsi qu’un historique des voiliers à hydrofoils.

P28 Gonet, des images !

La page Facebook de ce projet comporte maintenant de belles images du bateau en cours de réalisation. C’est amusant de voir revenir les foils en échelles, je ne sais pas si cette configuration version années 2000 sera performante, cela me rappel des discussions avec mon ami GG à propos de possibles évolutions du Foilboard…

Pas de décollage, mais des ailes

Et de la propulsion musculaire…

• Voici un site intéressant, celui de l’ International Human Powered Submarine Race.  J’en profite pour signaler le site de Stéphane Rousson qui en plus de travailler sur les “Chiens de mer” pour Kite et Ballons (!), à aussi reçu cette année le prix de l’innovation pour son submersible Scubster, un site à voir ou revoir.
  

  Sous-marin Scubster - Photo T Dewaele

• Projet délirant, à voir…