L’alphabet du foil

26 octobre 2014

Ouvrez vos cahiers, je ne veux plus rien entendre. Répétez après moi : C, E, J, L, O, S, T, U, V, Y (Z ?) sont les différents types de foils qui existent actuellement. C’est bien !

En effet, depuis l’article, « Foil en V, foil en T », de nouvelles lettres sont apparues ou se sont généralisées. Il est temps de refaire un point sur l’alphabet foilesque ! Surtout que nous ne sommes pas à l’abri de voir apparaitre de nouvelle formes. Car, oui, après un siècle d’évolution, nous sommes bien dans l’air du foil… Vous là bas au fond de la classe, vous voulez voler plus tard ?

Bon, pour déconner, je joue au professeur mais je n’en suis pas un et mon « cours » ci-dessous mérite sûrement d’être corrigé, donc, commentaires bienvenus.

Pour chaque type de foil, vous retrouverez :

  • Un petit historique
  • Quelques exemples d’engins équipés du type du foil présenté. Ceci pour chaque grande famille, les foilers et multicoques à foils d’appoint ainsi que les hydrofoils (voir rappel des définitions sur la page « Définitions » de ce blog).
  • Un schéma. J’ai essayé de représenter les forces générées : portance et force antidérive. Ceci en fonction de leur champ d’application le plus logique (foiler ou hydrofoil). Pour les foilers, en position basse et rétractée (si rétraction possible), pour les hydrofoils, en mode archimédien et en vol.
  • Des tentatives d’explications du fonctionnement pour la portance et pour l’effet antidérive
  • Une liste d’avantages et d’inconvénients

Il est impossible de balayer l’ensemble des architectures et des utilisations possibles. Si bien que la liste des avantages et inconvénients de chaque type de foil proposé est obligatoirement non exhaustif : c’est ainsi !

1 – Foil en E !

Historique

Le foil en E n’est qu’une pure invention de ma part : il s’agit du foil en échelle. Il fallait bien que j’arrive à trouver l’équivalent de chaque type de foil dans l’alphabet latin. Le « E » peu découler de la première lettre du mot « échelle » ou correspondre aux différentes barres du « E » majuscule. Elles ne sont pas sans rappeler les différents étages des plans porteurs en échelle. La seconde explication semble mieux tenir la route, que dis-je, le run. En effet « E comme Echelle » cela ne fonctionne pas en anglais, pas plus qu’en italien…

Il semble que les premiers à avoir dessiné et testé des foils en échelle soient les frères Meacham. En 1897, ils testent un modèle équipé de cinq surfaces portantes. Dans leur brevet déposé en 1910, le plan porteur en T régulé, la partie mobile est surmontée d’un second plan non régulé. Il s’agit donc d’un foil en échelle.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Ces foils n’ont pas été prévus pour ce type d’engins qui ont vu le jour après les hydrofoils. Surtout les architectures développées ensuite se sont révélées plus performantes pour ce type de bateaux.

Sur les hydrofoils

Au 19 et 20ème siècles, cette solution était une réponse à la difficulté de réaliser de longs plans porteurs de fort allongement et faible épaisseur.

Enrico Forlanini 1906, Crocco et Ricaldoni 1907, Peter C. Hewitt 1907, A. G. Bell et Casey Baldwin… Williwaw, aujourd’hui P28 Gonet & Cie.

L'alphabet du foil - foils en E Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Les premiers modèles avaient des plans porteurs disposés en parallèle horizontalement. Ensuite des prototypes ont été équipés de parties portantes inclinées. Dans un cas comme dans l’autre, la portance est fonction de la hauteur de vol. En échelle avec des plans horizontaux, la courbe de portance est en escalier avec des niveaux. Ce n’est pas le cas avec des plans inclinés.

Surface antidérive

Sur les foils en échelle horizontaux comme inclinés, la surface antidérive est fonction de la hauteur de vol et de la complexité de la structure.

Avantages

  • Bonne solidité liée au fait d’utiliser de petites longueurs et de réaliser une sorte de maillage.
  • Effet plaque qui évite les vortex de bout d’aile, qui est la partie positive du fait d’avoir des nœuds de jonction !

Inconvénients

  • Nombreux nœuds de jonction donc trainée importante
  • Difficultés de positionnement parfait des différents plans
  • Plus forts risques de trainer des algues ou résidus

2 – Foil en V

Utilisé sur les foilers et hydrofoils il s’agit de simples plans porteurs rectilignes inclinés le plus souvent à 45°. L’incidence est rarement variable, la portance est fonction de la surface immergée. Le V étant en fait la combinaison des deux foils. Variantes possibles, le foil peut être vrillé pour avoir une incidence variable en fonction de l’enfoncement. On peut aussi intégrer un volet de bord de fuite (Cote d’Or, Syz & Co…). Le premier concepteur de voilier volant à avoir utilisé cette configuration semble être Robert Row Gilruth, le père du premier voilier volant grandeur nature.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

La portance des foils est inférieure au déplacement de l’engin, de ce fait les plans porteurs restent la majorité du temps immergés.

Trimama, Paul Ricard, Ker Cadelac 2

Sur les hydrofoils

La diminution de la surface mouillée diminue la portance, ce type d’arrangement est appelé « autostable » même si dans la réalité le système à ses limites puisque le team de l’hydroptère, a un temps réfléchi à la mise en place d’une régulation de l’incidence du safran (voir mon point du vu sur ce sujet dans la PN 26 et la 28).

Icarus, Mayfly, L’Hydroptère …

L'alphabet du foil - foils en V Foiler - F Monsonnec 08-2014L'alphabet du foil - foils en V Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Elle est fonction de la projection sur l’axe horizontale de la surface immergée, elle diminue avec la hauteur de vol.

Surface antidérive

Comme pour la portance, elle est fonction de la projection sur l’axe, cette fois verticale, de la surface immergée, elle diminue aussi avec la hauteur de vol.

Avantages

  • Système « éprouvé »
  • Foil disposant d’une certaine plage d’autorégulation

Inconvénients

  • La résultante de la portance se déplace sur le foil en fonction de son enfoncement.
  • La fixation de ce type de foil n’est pas évidente, les hydrofoils ont recours assez souvent à des jambes de force.
  • La sortie de ce type de plan porteur sur les foilers et tri à foils d’appoint se trouve souvent au ras de la ligne de flottaison d’où des risques de ventilation.
  • Ils sont soumis à d’importants efforts et ne sont pas toujours faciles à rétracter.

3 – Foil en T

En 1906, les frères Meacham publient un article ou ils exposent les principes de base d’un hydroptère à foils en T régulés. Ce type de foils a été amélioré par Christopher Hook en 1950 sur son bateau baptisé Hydrofin (voir Historique des systèmes mécaniques de régulation de l’incidence des foils).

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Ils ont été rarement utilisés puisque, sauf s’ils sont équipés d’un système de régulation automatique (ce que je n’ai jamais vu sur ce type de bateau), la portance de ces foils ne s’autorégule pas. La plupart du temps, la surface est faible (donc la portance), et le foil reste tout le temps immergé. Dans le cas contraire, le foil pourrait arriver à la surface et décrocher avec tous les risques que cela comporte.

Il parait donc plus intéressant dans ce cas d’utiliser un foile en V (dans un puis) ou surtout en Y.

We/sebago, F40 Triton, Blue Arrow, VSD 2

Sur les hydrofoils

La remarque ci-dessus est tout aussi valable et encore plus vitale, ce qui explique que dans ce cas de figure les foils en T sont équipés d’un système de régulation. Palpeurs ou trainards qui agissent sur l’angle d’incidence du plan inférieur ou par mouvement d’un volet.

Force 8, Phifly, Windrider Rave, Moth à foils, planche à foils de Rich Miller, AFS 1

L'alphabet du foil - foils en T Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Elle est fonction de la surface et de l’incidence de la partie horizontale. A l’inverse des foils en V sur les hydrofoils, la surface ne varie pas mais l’incidence oui

Surface antidérive

Elle est liée à la surface de la partie verticale, la jambe de force, qui diminue avec la hauteur de décollage.

Avantages

  • La résultante de la portance passe par la jambe de force ce qui permet d’obtenir une structure résistante.
  • Le plan porteur est relativement immergé il est donc moins soumis à la ventilation et il a moins d’interférence avec les mouvements des particules d’eau en surface.

Inconvénients

  • Régulation obligatoire dans le cas d’un hydrofoil
  • Fragilité des systèmes de régulation
  • Rétraction des foils pas évidente
  • Trainée du nœud, la liaison jambe de force / plan porteur (possibilité de mise en place d’une torpille)

4 – Foil en Y

Inventé par Sylvestre Langevin les foils en Y inversé sont une des marques de fabrique de ses foilers. D’autres ont essayé ce type de plan porteurs comme Adrian Thompson sur le F40 Promocéan ou le duo MVP VLP. Mais les foils de ce bateau avaient été étudiés en collaboration avec S Langevin !

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

C’est le « fond de commerce » de ce type de foils.

Gautier II, Gautier III, Ker Cadelac, Découvert/PiR2, Dupon Duran, Promocéan, Flash Harry et Groucho Marx

Sur les hydrofoils

Pas d’utilisation connue

L'alphabet du foil - foils en Y Foiler - F Monsonnec 08-2014

Portance

Ces foils 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 ventile. 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.

Surface antidérive

Partie verticale et composante des parties portantes (fonction de l’angle)

Avantages

  • Totalement immergés sur un foiler, moins de ventilation
  • Eforts équilibrés des deux plans porteurs sur la jambe de force

Inconvénients

  • Difficilement escamotables
  • Lorsque les parties portantes se rapprochent de la surface, plus de trainée qu’un foil en V

5 – Foil en L 1.0

Apparu sur la première maquette de Greg Ketterman en 1981, puis sur l’ensemble des Trifoilers, ce type de foil est une amélioration du foil en T, comme si la partie portante s’était déportée latéralement. Une fois modifié, le foil en L est devenu ce que nous appelons un foil en J.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

La gestion de la portance de ce type de foil impliquant l’utilisation de systèmes de régulation, les foils en L ne sont pas utilisés sur ce type de bateaux

Sur les hydrofoils

Par rapport au foils en T, ces foils permettent de résoudre le problème de liaison partie verticale / partie horizontale mais moins de portance sur la zone de liaison et fragilité.

Les trifoilers, Sylphe de Tadeg Normand

L'alphabet du foil - foils en L 1.0 Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Comme sur les foils en T, chaque partie à sa fonction. La verticale la force antidérive, l’horizontale la portance. La jonction entre les plans peut être plus ou moins importante en taille. C’est un compromis surface/résistance/trainée.

La surface ne varie pas c’est l’incidence qui varie, normalement, par le mouvement complet du foil, partie horizontale et verticale.

Surface antidérive

Obtenue par la partie verticale du foil, diminution en fonction de la hauteur de vol.

Avantages

  • Absence de nœuds de liaison donc moins de perturbations…. !

Inconvénients

  • Déformation liée au fait que la résultante de la portance est écartée de la partie verticale.
  • L’absence de nœud peut passer pour un avantage toutefois, à la jonction entre les deux plans les valeurs de dépression entre la partie verticale et l’horizontale sont différentes et peut générer des vortex. Le rayon de courbure supprime de la surface efficace. L’allongement efficace du profil serait d’après G Ketterman celle de la surface immergée donc plus importante que le seul allongement de la partie horizontale. Toutefois, je pense que ceci n’est valable qu’à condition que la jonction partie verticale/ partie horizontale (ou inclinée) soit assez progressive !

6 – Foil en U

On pourrait penser qu’il s’agit de deux foils en L assemblés mais l’idée remonte bien avant la création des foils en L ! En 1954, le catamaran Skid dessiné par Arthur Locke utilisait un foil entre le O et le U. C’était un O incomplet ou un U un peu fermé ! En tout cas, long de 20 pieds, large de 12 et pesant 710 lbs, il volait ! Plus proche de nous, Maurice Gahagnon a revisité ce type de foil sur Brest Nautic. Cette forme permet de réaliser un foil résistant et facile à fixer mais aussi d’obtenir une bonne surface antidérive.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Je ne l’ai jamais vu, cette configuration sur ce type d’engins, la présence de deux jambes de force, qui sont génératrices de trainée, incite plutôt leur utilisation sur un hydrofoil.

Sur les hydrofoils

Il est assez étrange qu’un faible nombre de concepteurs ait misé sur ce système, qui convient pourtant très bien aux amateurs…

Skid, Brest Nautic, différentes versions de Loisirs 3000.

Sans oublier les travaux de Gurval sur le « Curved foil » qui équipe son DAFOILBOARD. Il s’agit d’un « U ouvert » ou d’un « V arrondi » que notre ami Gurval semble tester avec bonheur (merci GG).

L'alphabet du foil - foils en U Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014Portance

Comme un foil en T, la surface de la partie portante ne varie pas, c’est l’incidence qui, est et doit être, régulée.

Surface antidérive

Idem foils en T, elle est fonction de l’enfoncement du foil

Avantages

  • Les foils peuvent être identiques, donc un seul moule
    L’angle d’incidence maxi se trouve au milieu du foil et va en diminuant au fur et à mesure que l’on se rapproche des parties verticales. Près de la surface il n’y a « pas de portance » et donc pas de ventilation.
  • Il n’y a plus de problème de bout d’aile et de vortex.
    Grande solidité

Inconvénients

  • Surface mouillée importante
  • Régulation obligatoire et de l’ensemble du plan, « pas » de possibilité de volets (sauf si présence d’une zone plate au milieu)

7 – Foil en O

Assez proches des foils en U, cette forme a été utilisée par les frères Loïck et Gilles Durand sur leur tripode O PAF. En forme de « O » et réalisés en carbone, ils étaient asservis en profondeur grâce aux palpeurs fixés à l’extrémité des flotteurs.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Idem foils en U, pas d’utilisation sur des bateaux de ce type

Sur les hydrofoils

Comme noté plus haut, ce type de forme a été utilisé avec certitude sur O PAF, ailleurs… ?

O PAF

L'alphabet du foil - foils en O Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Elle diminue en fonction de la hauteur de décollage soit en raison de l’asservissement, soit de part le fait que la surface portante diminue. Diminution qui n’est pas linéaire comme sur les foils en V. Ce qui, je pense, oblige à avoir une régulation et de ne pas compter seulement sur la diminution de surface.

Par exemple, si le foil est au repos enfoncé de la moitié du diamètre du cercle (ligne de la flottaison au niveau de l’axe), alors un décollage de quelques cm va faire surtout faire perdre de la surface antidérive mais faiblement de la portance qui est plus liée à la partie basse du cercle/foil.

Si mon analyse est exacte, lorsque la ligne de flottaison arrive au point représenté par la droite qui passe par le centre du foil et une droite à 45° par rapport à l’horizontale, alors c’est la portance qui va surtout diminuer.

Surface antidérive

Voir ci-dessus

Avantages

  • D’après G et L Durand, la forme en « O » permet une réalisation simple. La forme de base avait été obtenue sur un moule en plâtre. Les foils étaient ensuite usinés sur un tour. Leur forme très résistante rendait possible la réalisation de foils solides et fins : 9 mm

Inconvénients

  • Encombrement
  • Diminution non linéaire de la force antidérive et de la portance
  • Rétraction difficile

8 – Foil en C

Au départ surtout utilisé à la place des plans porteurs à 45° sur les multicoques à foils d’appoint, Bernard Smith a dès 1972 proposé d’utiliser des foils courbes dans son brevet 3 631 828. Je ne sais pas s’il a eu l’occasion de les essayer, il est vrai que ces engins restaient le plus souvent à l’état de maquette ou ne naviguait pas de façon optimale en vraie grandeur. Derek Kelsall a réalisé vers la fin des années 70, des moules de foils courbes et a utilisé ce type de foils sur Bites and Pieces, bateau réalisé à partir de morceaux de Tornado et testé à Brest en 1980. John Shulttleworth, qui a travaillé chez Derek, a lui aussi dessiné des foils courbes.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

C’est une excellente solution qui a fortement amélioré les performances de ce type de bateau qui jusque là étaient surtout équipé de foils à 45°.

Orma 60’, Mod 70…, BMW Oracle 33 coupe de l’America

Sur les hydrofoils

Ce type de foil ne permet pas une régulation facile de la portance (voir inconvénients), de ce fait les engins qui on au départ misés sur ce type de plans se sont tournés, s’ils le pouvaient (jauge par exemple), vers les foils en L ou J.

Enya 3, Classe A de Raphaël Censier

L'alphabet du foil - foils en C Foiler - F Monsonnec 08-2014

Portance

Elle est fonction de l’enfoncement qui fait « doublement » varier la portance. Il y a bien entendu une variation de la surface mais plus la foil est enfoncé et plus la portion de partie portance se rapproche de l’axe horizontale ce qui augmente la portance.

Surface antidérive

Elle évolue fortement en fonction de l’enfoncement de la partie basse du foil puis, à partir d’un certain enfoncement, la surface antidérive évolue faiblement.

Avantages

  • La sortie du foil se fait bien plus bas dans le flotteur, près de la ligne de quille ce qui permet de reculer l’arrivée de la ventilation.
  • La variation de leur enfoncement fait « doublement » varier la portance.

Inconvénients

  • Les foils en C sont instables en pilonnement lorsque le flotteur décolle la portance ne diminue que faiblement, il n’y a qu’une très faible régulation naturelle et donc de fort risques de décrochement ce qui explique l’utilisation surtout pour des foilers.
  • Réalisation bien plus complexe que celle d’un foil plan.
  • Puis de foil complexe.
  • La régulation de ces foils, dont la partie basse une fois complètement enfoncée se rapproche d’un foil en L, est bien plus difficile à gérer. Elle peut se faire part :
  1. la régulation de l’enfoncement,
  2. part une action sur l’incidence du plan porteur (modification de l’angle par rapport à la verticale par rapport à l’axe longitudinal)
  3. sur les petits bateaux part une action sur l’inclinaison de la plateforme
  4. le réglage de l’incidence d’un safran à foil.

9 – Foil en J

Il s’agit d’une évolution du C qui se serait marié avec un L ! La partie haute du foil étant verticale. Par rapport au L, le fait de ne pas avoir une partie basse rectiligne mais courbe, permet une rétraction par le haut ce qui permet de satisfaire certaines jauges et bien entendu de permettre une régulation de la portance.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Ils pourraient avoir leur utilité mais l’obligation d’avoir un système de rétraction complexe doit freiner la mise en place de ce type de foils.

Sur les hydrofoils

Ils ont fait leur apparition sur les AC45 avant qu’ils ne soient remplacés par les S.

L'alphabet du foil - foils en J Foiler - F Monsonnec 08-2014Portance

Pour toute la partie courbe, donc la première partie de l’enfoncement du plan il s’agit d’un foil en C. Par la suite, seule la surface antidérive varie.

Surface antidérive

Elle évolue fortement en fonction de l’enfoncement de la partie haute du foil. A partir d’un certain enfoncement, la surface antidérive augmente et pas la portance (sauf si en plus on joue sur l’inclinaison de l’ensemble !).

Avantages

  • La sortie du foil se fait bien plus bas, près de la ligne de quille ce qui permet de reculer l’arrivée de la ventilation.
  • La gestion de la surface antidérive et de la portance plus simple qu’avec un foil en C. Le début de l’enfoncement du foil régule la portance en augmentant la surface projetée sur l’horizontale. Une fois la partie circulaire entièrement descendue, c’est la surface antidérive qui augmente.
  • La portance maximale reste disponible quand le foil est partiellement rétractée (contrairement au foil en C qui devient de plus en plus « verticale » lorsqu’on le rétracte).

Inconvénients

  • La gestion de la surface antidérive et de la portance est en effet plus simple qu’avec un foil en C mais reste arbitraire avec une régulation de la portance en début d’enfoncement et de la force antidérive ensuite. Les foils en J sont donc également instables en pilonnement et serait plus adaptés à une utilisation sur les foilers.

10 – Foil en L 2.0

Cette évolution du foil en L, avec un « L » très fermé qui forme un « V » lorsqu’il est déployé est apparue dernièrement. C’est d’après moi, le mariage des avantages de différents types de foils :

  • V pour la régulation par diminution de surface mouillée,
  • L pour la dichotomie partie portante/partie antidérive,
  • C de part la forme de la partie antidérive le plus souvent légèrement courbe,
  • J pour l’évolutivité de la position des différentes parties !

Mais il s’agit bien d’un foil en L qui a un angle inférieur à 90° entre la partie antidérive et la partie portante et qui a une partie supérieure courbe !

Ce foil en L avec une base très fermée aussi appelée « UptiP » aurait été inventé par Melvin et Morelli pour l’équipe TNZ…

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Ce type de foils a été développé pour des hydrofoils, donc des bateaux dont le but principal est de voler. Ils sont trop axés vol, pour avoir leur utilité sur ce type de bateau.

Sur les hydrofoils

Ils sont là et bien là, nés pour les AC72, utilisés sur certains classe C et sur le Flying Phantom, ils vont sûrement essaimer. Mais n’oublions pas qu’ils ne sont pas la panacée, ils ont été développés pour contourner une règle de jauge…

Certaines versions des AC 72, Flying Phantom !

L'alphabet du foil - foils en L 2.0 Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Elle dépend de l’importance de la partie portante (partie basse). Elle est maximum lorsque le plan est faiblement descendu puisqu’il n’est pas incliné. Quand le plan porteur est descendu, l’extrémité peut se rapprocher de la surface, donc la portance chute. Le vol fait de toute façon aussi diminuer la partie située en dessous du puis ce qui participe à la régulation. En fait, on se rapproche des foils en V. A la place que le V soit constitué de deux foils rectilignes très écartés, ont a là deux « petits » foils en V constitués de la partie plane et de la partie courbe. En cherchant bien, ces deux V (VV) représente un « W » !

La surface portance reste constante ou presque avec l’élévation (jusqu’à un certain point) mais la partie antidérive diminue et l’angle de dérive augmente ce qui a pour action de diminuer l’angle d’incidence et la portance. Bien sur la pointe du foil peut arriver à la surface mais ce ne serait pas les conditions souhaitées de fonctionnement. Les meilleures performances sont obtenues avec la coque au-dessus des vagues mais l’aile immergée en dessous de la surface.

Ce système semble permettre de se « passer » de régulation, en réalité, elle se fait soit par l’enfoncement du plan, la position de l’équipage (petit bateaux), l’incidence complet du plan (Flying Phantom, Oracle…), un safran avec plan porteur en T. Et bien sur, l’utilisation de plusieurs de ces paramètres !

Surface antidérive

Elle est surtout basée sur l’enfoncement de la partie courbe.

Avantages

  • Permet sans palpeur une sorte d’autorégulation que ne permet pas le foil en T, L, O…
  • Peut permettre de contourner certaines jauges

Inconvénients

  • La régulation n’est pas aussi simple que celle que l’on pourrait obtenir avec une régulation mécanique ou en « pur » V.
  • Foils complexes à gérer et à réaliser (appendice et puis)

11 – Foil en S

Il peut s’agir d’un foil « simple » sans partie portante rajoutée (type L) ou d’un foil en L qui aurait été coincé dans une porte avant polymérisation de sa structure !

Développé, sauf erreur de ma part, pour la première fois pour Alinghi ce premier proto n’avait semble t’il pas donné satisfaction. Peut être par manque de temps de mise au point… Il est vrai que le but n’était pas alors de voler mais de soulager.

Il est maintenant possible de marier un foil en L avec cette forme de partie « verticale ». Étonnamment, même si le principe est plutôt celui d’un foil en L particulier, ce foil prend le nom de la forme de la partie torturée.

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

Sans partie portante il permet une évolutivité de la portance en fonction de l’enfoncement mais le puis de foil est tout de même très compliqué ce qui le rend surtout intéressant pour des bateaux « côtiers ».

Alingui 5

Sur les hydrofoils

Utilisé par le Team Groupama, ils ont montrés leur potentiel lors de la Little America’s cup.

L'alphabet du foil - foils en S Foiler - F Monsonnec 08-2014

L'alphabet du foil - foils en S Hydrofoil - F Monsonnec 08-2014

Portance

Le principe se rapproche de celui du foil en L 2.0, seule la partie en S fait que l’inclinaison de la partie purement portante peut être ajustée différemment.

Quand le plan porteur est descendu, l’extrémité peut se rapprocher de la surface, donc la portance chute.

Surface antidérive

Fonction de l’enfoncement.

Avantages

  • Idem foil en L 2.0, permet sans palpeur une autorégulation que ne permet pas le foil en T, en L, O…

Inconvénients

  • La régulation n’est pas aussi simple que celle que l’on pourrait obtenir avec une régulation mécanique ou en « pur » V.
  • Foils très complexes à réaliser

12 – Tableau récap.

En simplifiant à l’extrême, voici (toujours pour moi) suivant le cahier des charges « foiler » ou « voler » les types de foils utilisables :

L'alphabet du foil - tableau type foil suivant Foiler ou Hydrof - F Monsonnec 08-2014

  1. possible mais ce n’est pas la forme la plus logique !
  2. sans partie portante pur pour un foiler

Sans tenir compte des cas particuliers, et en partant du principe qu’une régulation n’est pas un réglage d’incidence manuelle ou par inclinaison de la plate forme mais bien un système de mesure et de réglage (palpeur et rotation flap…), nécessité oui (O) ou non (N) d’un système de régulation sur un bateau dont le but est de voler :

L'alphabet du foil - tableau nécessité régul en fonction du foil - F Monsonnec 08-2014

  1. théoriquement devrait se comporter comme un V mais jamais utilisé pour ce type de bateau
  2. comme noté plus haut, ils se rapproche alors d’un foil en V
  3. les essais de ce type de plans ont montrés qu’ils sont trop instables pour ce cahier des charges

13 – Petit glossaire

L'alphabet du foil - glossaire - F Monsonnec 08-201414 – Mais aussi

Z

On entend parler en ce moment de foil en Z (n’est ce pas Arnaud ?). En l’absence d’information précise je n’ai pas essayé de l’intégrer dans ce récapitulatif. Peut être que ce foil en « Z » est proches de la famille des « L » plus ou moins travaillés ?

Δ Le Delta prolongé !

Xavier m’a signalé une vidéo dans laquelle on peut voir une forme assez spéciale. J’ai du mal à la discerner, mais je crois découvrir une sorte de pyramide avec comme base le plan porteur. Si c’est bien le cas, c’est étrange. Peut être relativement solide au niveau du foil mais moins de sa fixation. Est ce qu’il y a un intérêt à avoir les jambes de force inclinées, peut être suivant le profil utilisé ? Le concepteur, Seb Schmit, n’est pas un débutant puisque qu’il a travaillé sur de nombreux projets volants comme le P28.

15 – Fin

Voila, des questions, des remarques ? D’accord, j’ai du oublier un bateau, un avantage, un inconvénient (voir +) me planter sur un point de vue… Mais vous êtes là pour ça ! Alors merci pour vos interventions… Dans le cas contraire, vous pouvez fermer vos cahiers et bonne récré !

Merci à mon ami GG d’avoir bien voulu relire ce document (GG on se retrouve en salle des profs pour le café de 10h00 ?).


La Trinité sur mer – Madère

24 septembre 2014

L’aventure d’un équipage de 3 jeunes en multicoques

En 2010, j’ai eu la chance de naviguer sur Hydrofolie avec Philippe et Mathieu Laperche. Mathieu n’avait alors que 11 ans mais je pense qu’il en savait plus que moi en nav ! En écoutant radio ponton je savais que Tom Laperche, son grand frère, Mathieu et Pol Conin, souhaitaient réaliser le parcours La Trinité sur mer / Madère / La Trinité et retour  à bord d’hydrofolie. Le projet dépendant de nombreux paramètres dont la météo, je n’en avais pas parlé sur Foilers. C’est fait, ces graines de champions ont réussi leur coup. 2500 miles sans soucis ! Et pour ceux qui seraient intéressés par ce superbe bateau, il est à vendre…

La Trinité sur mer – Madère

L’aventure d’un équipage de 3 jeunes en multicoques

Par Tom et Mathieu Laperche

Hydrofolie au large du Morbihan – photo Jacques Vapillon 2006

Hydrofolie au large du Morbihan – photo Jacques Vapillon 2006

L’équipage Mathieu et Tom Laperche, Pol Conin – photo Team Hydrofolie

L’équipage Mathieu et Tom Laperche, Pol Conin – photo Team Hydrofolie

Témoignage de Tom, skipper de 17 ans

Depuis plusieurs années, j’ai pensé repartir naviguer avec Hydrofolie que je connais depuis que je suis petit. C’est avec ce trimaran que j’avais découvert le large, passais mes premières nuits en mer, faisais mes premières manches en multicoque… Ceci toujours avec papa qui m’apprenait. Il y un an, lorsque qu’il a décidé de faire la Transquadra, je lui ai dit « je prends Hydrofolie avec Mathieu et on vous suit jusqu’à Madère » C’était d’abord sur le ton de la rigolade et du rêve (je n’avais pas 16 ans) tout en sachant qu’au fond c’était faisable et que je me sentais capable. Puis cela s’est concrétisé, on a réfléchi à la façon de faire, mis des règles en places. Papa avait commencé par dire « 20-25kt fichier vous ne partez pas », Thomas Coville m’a aussi dit « si il y a du près, je t’interdis d’y aller ». Il fallait tout mettre en oeuvre sans pour autant compromettre le baccalauréat. C’était la première fois que j’avais la gestion complète d’un bateau au large, et en plus d’un multicoque. C’est seulement pendant la traversé que je me suis rendu compte de la confiance que l’on me faisait, et que j’ai pris conscience de la responsabilité que j’avais. J’ai dû prendre les bonnes décisions pour amener le trimaran jusqu’à Madère. Ça n’a pas toujours été facile mais c’est dans ces moments là que j’ai appris. J’en tire donc un super enrichissement dans tous les domaines et j’ai surtout vécu des grands moments de plaisir, à glisser en toute liberté, c’est cela que l’on vient chercher en faisant du multicoque !!

Tom Laperche – photo Team Hydrofolie

Tom Laperche – photo Team Hydrofolie

Récit de Mathieu, équipier de 15 ans

Tout a commencé en Juillet 2013 lors de l’annonce de la participation de papa à la Transquadra en SUN FAST 3600. Tom m’a tout de suite dit « et si on prenait Hydrofolie pour les suivre jusqu’à Madère. Quelle belle occasion de re naviguer sur ce magnifique trimaran ! ». Puis, nous en avons un peu discuté même si, tout s’est fait très vite. Nous avons ensuite commencé les travaux de réparation et de remise en forme du bateau. Hydrofolie est retourné à l’eau début juillet puis, nous avons continué la préparation de l’accastillage et de l’électronique tels que l’AIS, le Pilote, la VHF, ou l’IRIDIUM, éléments qui sont indispensables pour une bonne sécurité au large et une bonne communication avec la terre. Pour tout ce matériel, nous avons été aidés par l’entreprise Plastimo et par des amis. Après toute cette préparation, nous avons commencé à naviguer. Nous avions seulement 15 jours pour valider, tester, et prendre le bateau en main. Durant ces deux semaines nous avons répété les entrainements tous les 3 en baie de Quiberon et effectué toutes les manoeuvres nécessaires pour une bonne maitrise du bateau : prise de ris, envoi des différentes voiles d’avant, bascule du mât, foil…

Le départ de La Trinité – photo Team Hydrofolie

Le départ de La Trinité – photo Team Hydrofolie

Tom et Mathieu – photo Pol Conin

Tom et Mathieu – photo Pol Conin

Lorsque nous avons quitté la Trinité sur Mer le dimanche 27 juillet au matin, il y avait un mélange d’émotion et d’excitation ou d’appréhension, je ne sais pas trop… Même si nous avions tous beaucoup navigué, il fallait savoir gérer le bateau et nous même pour ne pas nous mettre en difficulté. Nous avions eu de bonnes consignes et conseils avant le départ, notamment de la part de Thomas Coville, qui veille sur nous amicalement. Nous partagions le même ponton, il ne manquait pas de s’arrêter pour nous saluer et nous rappeler notre objectif : « c’est une aventure sans objectifs de compétition où vous partez pour apprendre, prendre de bonnes décisions et vous faire plaisir. » Il nous avait également parlé de « l’humain » entre nous qui pouvait être difficile à gérer. Durant la traversée nous avons vraiment appris à gérer, l’autonomie, la gestion d’un bateau et l’anticipation.

Pol récupère – photo Team Hydrofolie

Pol récupère – photo Team Hydrofolie

Quelques heures après le départ, au large de Belle ile, nous avions déjà pris nos marques du large, organisé les quarts, mangé, dormi un peu pour toujours être au top ! Lorsque le vent montait nous avons toujours su anticiper, réduire la toile avant que cela ne devienne trop difficile mais aussi pour ne pas prendre de risques avec le bateau. Nous bénéficions également de bons conseils et analyses météo apportés par Dominique Conin qui faisait notre routage. Cela nous a permis de faire cette traversée dans des conditions ventées mais pas difficiles. Il nous a notamment fait faire un décalage dans l’ouest pour passer à plus de 200 milles du Cap Finisterre et ne pas avoir du vent et de la mer trop forts. Nous avons eu maximum 30-35 kts mais jamais moins de 10 kts de vent. Cette traversée théorique de 1100 milles, qui pour nous a été de 1450 milles était rapide, nous avons mis 6 jours et demi, à une vitesse moyenne d’un peu plus de 9 kts, avec des pointes à 23 kts. Les journées en mer se sont enchainées rapidement car il y avait toujours quelque chose à faire entre la veille, dormir, manger, regarder l’horizon, le bricolage quotidien…De plus pendant la journée nous barrions beaucoup. Les combinaisons sèches prêtées par l’entreprise finlandaise Ursuit nous permettaient de profiter pleinement des magnifiques surfs à 18-22 kts que nous offrait ce magnifique trimaran blanc.

Arrivée à Madère – photo Team Hydrofolie

Arrivée à Madère – photo Team Hydrofolie

Lorsque nous sommes arrivés à Madère, notre stop n’a été de seulement 24 heures ! Juste le temps de prendre une douche, de retrouver papa qui venait de finir la Transquadra en double, et de débarquer Pol qui allait visiter Madère à notre place et rentrait en avion. Nous devions faire vite pour pouvoir profiter des vents de sud qui nous permettaient de rentrer au portant. Quelle chance ! Décidément pas de repos pour nous ni pour Hydrofolie qui fêtait ses 35 ans à cette occasion. J’étais très heureux de partager cette superbe aventure humaine et sportive avec mon frère Tom ainsi qu’avec Pol. Nous avons beaucoup appris et pris beaucoup de plaisir.

Pol, Mathieu et Tom Laperche à Madère – photo Team Hydrofolie

Pol, Mathieu et Tom Laperche à Madère – photo Team Hydrofolie

La route

Route aller en vert et retour sur Maxsea

Route aller en vert et retour sur Maxsea

Remerciements

Nous remercions tous ceux qui nous ont aidé, soutenu, avant et pendant ce projet, et tout particulièrement :

  • URSUIT et Mariana pour le prêt de leurs combinaisons sèches indispensables sur le trajet retour,
  • Plastimo et Cathy Milien pour leur aide et conseils techniques de sécurité
  • Philippe Bobet, pour le prêt de son Iridium nous permettant de communiquer avec la Terre,
  • Charlie Capelle, pour sa gentillesse, son oeil vigilent à notre égard, son aide et ses conseils,
  • Olivier Servetaz, pour la préparation d’un nouveau gréement dormant,
  • Carmen Bouchard, pour la fabrication d’un nouveau Lazy Bag,
  • Thomas Coville, pour la définition des objectifs de cette traversée lors de nos discussions avant le départ,
  • Bruno Dubois à l’initiative de la course de papa.

Enfin ce projet n’a été possible que grâce aux analyses météos quotidiennes de Dominique Conin et surtout grâce à la confiance de Papa et Maman.


L’Hydroptère et l’histoire des hydrofoils, le vol

13 septembre 2014

Pour les passionnés de l’histoire des engins à hydrofoils, voici un lien vers un article du Point.fr consacré aux hydrofoils à voiles. Cet article traite de l’histoire de l’Hydroptère et tente de récapituler l’histoire des pionniers des hydrofoils à voile. Il a été réalisé, entre autre, à partir d’articles parus sur ce blog :

Quelques erreurs se sont glissées dans cet article, voici celles que j’ai relevées :

  • Le sous titre parle de « catamarans volants » pour évoquer l’Hydroptère qui est un trimaran. De plus, c’est réducteur puisque sur 174 voiliers à hydrofoils réalisés depuis 1913, 48 étaient des trimarans, 42 des catamarans et le reste des mono, tripodes, praos…
  • Il n’a pas fallu un siècle de recherches pour voler correctement. En 1955 Monitor volait de façon très stable et bien d’autres engins ensuite. Le terme de « quasi perfection » est utilisé pour parler le l’Hydroptère, je ne pense pas que l’on puisse dire cela.
  • Le premier brevet connu n’est pas celui des frètes McIntyre en 1920, mais sûrement celui du français Emmanuel Farcot en 1869.
  • Ce n’est pas R.R. Gilruth qui expliqua la tête incrédule des premiers spectateurs de Catafoil en vol mais son équipier W. Rockefeller.
  • Le « mur des 50 nœuds battu en 2008″ cité dans cet article, n’était qu’une pointe à 56,31 nœuds. Avant l’Hydroptère d’autres engins, comme des kites, ont surement dépassé les 50 nœuds en pointe. Le record sur 500 m de l’Hydroptère, avec une vitesse supérieure à 50 nœuds, date du 04 septembre 2009 avec une vitesse de 51,36 nœuds.
  • Ce n’est pas en 1968 et sur Pen Duick IV qu’Eric Tabarly (équipé d’Eric Bourhis et de Georges Calvé), a battu le record de l’Atlantique. C’est en 1980, sur Paul Ricard.
  • Sauf erreur de ma part, l’Hydroptère n’est pas « secondé par tout un arsenal d’appareils électroniques » même s’il est bien équipé de nombreux capteurs de charge. Les projets de mise en place de capteur de hauteur de vol évoqués dans mon article « L’Hydroptère DCNS, dernière sortie » avant le Pacifique » n’ont pas été menés à leur terme suite à l’arrêt du sponsoring de DCNS à qui appartenait la filiale spécialisée dans ce type de mesures.
  • Paul Ricard n’était pas une pale copie du prototype d’hydrofoil au 1/3  c’était un autre type de voilier : un foiler. Il n’avait pas pour but de décoller, même pas « partiellement ».
  • Si on veut évoquer la mise sur le marché de modèles d’hydrofoils de petite taille (par rapport à l’Hydroptère), avant le Flying Phantom il faut parler du Trifoiler et du Windrider Rave.

Ce que cet article m’a appris :

  • Internet est vraiment un outil formidable pour réaliser des articles, c’est un vivier d’informations aussi utilisées par de grands organes de presse qui visitent de petits blogs.
Pen Duick IV vs Williwaw F Monsonnec 12-2012

Pen Duick IV vs Williwaw F Monsonnec 12-2012

  • J’ai découvert mon dessin « Pen Duick IV vs Williwaw » dans cet article du Point.fr. Il m’arrive d’utiliser des images d’autres sites mais je place en dessous l’origine et j’essaye, si possible, de demander l’autorisation. Le Point.fr va plus loin en ce qui concerne leurs images. Leurs conditions générales d’utilisation stipulent qu’il est interdit d’utiliser des éléments de texte ou les images de ce site sans autorisation préalable. Fort de cet exemple de politique de protection des données, j’ai souhaité échanger sur ce sujet avec le Point.fr. Malgré les différents systèmes de mise en relation présents sur Internet, il m’a fallu 15 jours et 7 messages envoyés par 9 canaux ou adresses différentes avant d’obtenir une réponse… J’ai demandé  que ce dessin soit retiré…

Bonne lecture…


Fire Arrow

22 août 2014

Depuis un peu plus d’un an, je suis en contact avec Doug Lord qui travaille sur un nouveau modèle de trimaran radio commandé à hydrofoils. Il m’a envoyé des informations suite aux premiers essais de son dernier projet : Fire Arrow. C’est le bon moment pour parler de ces réalisations.

For more than one year, I am in contact with Doug Lord who is working on a new radio controlled hydrofoil trimaran. He just sent me news about the first trials of his last project: Fire Arrow. It’s the good time to talk about his realizations.

Doug et ses projets – Doug and his projects

Doug vit en Floride. Il a dessiné, construit et fait naviguer des hydrofoils radio commandés depuis 1995. Beaucoup beaucoup d’heures d’études, de dessins, de constructions… et comme il dit « 56 ans à naviguer et courir ». Il a développé et testé de manière intensive un grand nombre de modèle de voiliers radiocommandés équipés du « trapeze power ballast system » (system de ballast mobile, batterie + ballast se déplaçant sur deux tubes en carbone), entre autre pour un Moth foiler et un Scow ! Mais aussi des spinnakers et gennakers pour mono et multicoques mais surtout des hydrofoils radio commandées.

Doug lives in Florida. He designed, built and sailed RC foilers since 1995. Many many hours of study, design, building… and has he says “sailed and raced for 56 years”. He developed and extensively tested a number of RC sailing models using the « trapeze power ballast system » (movable ballast system, battery + ballast slid on two carbon tubes) for a Moth foiler and a Scow! But also, spinnakers and gennakers for mono and multihulls and especially hydrofoils RC models.

Trapeze power ballast system

Trapeze power ballast system

Monocoques Microsail avec spinakers - monohulls with spinnaker

Monocoques Microsail avec spinakers – monohulls with spinnakers

Système de spinnaker Hoyt-Lord - Hoyt-Lord spinnaker system

Système de spinnaker Hoyt-Lord – Hoyt-Lord spinnaker system

Doug à créé MicroSail la première société au monde à proposer un modèle réduit à foils (F3), les premiers spinnaker et spinnaker asymétriques sur un bateau de production… Malheureusement, la société Microsail a été dans l’obligation de cesser son activité.

Doug founded MicroSail, the first company in the world which proposed a RC sailing foiler (F3), the first symmetrical spinnaker and asymetrical spinnaker on a production boat… Unfortunately, MicroSail Company has been forced to close down.

Lancé en 2000, F3, fonctionnait à merveille et était équipé de foils type Bradfield. Le foil du safran était équipé d’un foil avec palpeur trainé qui régulait automatiquement les influences du gréement.

F3, “launched” in 2000, worked perfectly and was equipped by Bradfield foils. The rudder foil was a trailing foil and automatically adjusts to the pitch influence of the rig.

Couverture de Model Yachting - Model Yachting cover

Couverture de Model Yachting – Model Yachting cover

Foils du F3 et sa baguette - F3 foils and wands

Foils du F3 et sa baguette – F3 foils and wands

 VIDEO

RC sailboats-advanced-designs by Doug Lord

Fire arrow

Fire arrow est le dernier développement de Doug. C’est un modèle réduit d’un trimaran prévu pour être plus large que long : 19.5 pieds ou 5.9436 m (longueur hors tout 5.5’ – 1.6764 m ; largeur 6.7′ – 2.0422 m ; SV 23.5 sq.ft -2.2 m², poids  21.13 lb – 10.5 kg). Droug a dessiné une forme de flotteur spécifique qui doit permettre d’aider le bateau à rester stable dans les conditions de navigation difficiles si le foil est momentanément « dépassé ». Cet hydrofoil est en configuration bi foiler pour la coque centrale avec un foil en T équipé de deux « trainard » (comme ceux qui équipent les Moth) et un safran en T. Les flotteurs sont équipés de foils incurvés type L, inspirés des foils principaux de TNZ. Mais sur Fire Arrow, ils ont une courbe plus importante sur la partie antidérive qui devrait donner au foil une très grande zone de fonctionnement et normalement sans nécessité d’ajustement d’incidence. Ils sont proches des traditionnels foils en V qui percent la surface. Peu après le décollage, les foils des flotteurs commenceront à supporter 80 % du poids de bateau, laissant au foil principal et au safran le soin de réguler l’assiette.

Fire arrow is the latest Doug development. It’s a scale model of a 19.5 foot oversquare trimaran (Loa 5.5′, Beam 6.7′, SA 23.5 sq.ft/2.2 sq.m, Weight 21.13 lb/10.5kg). Doug drew a special ama design, which should help the boat to stay stable in rough conditions if the foil be momentarily overpowered.This foiler uses a bi-foiler arrangement on the main hull, with T-Foil with dual midship wands (surface sensor like a Moth) and a rudder T foil. The amas are equipped with curved L foil inspired by TNZ main foil. But on Fire Arrow, they have greater curve to the daggerboard that should give the foil a very good range and normally not requiring angle of incidence adjustment. They will be closer to a « traditional » surface piercing foil. The amas foils will start to support 80% of the boat weight soon after takeoff, leaving the main foil free to control pitch along with the rudder foil.

Fire Arrow

Fire Arrow

L’objectif principal du projet est que le modèle réduit (et dans le futur le trimaran à l’échelle 1) puisse décoller avec 5/6 nœuds de vent grâce aux foils de la coque centrale. Dès que la coque centrale sera décollée, le bateau doit accélérer, ce qui commencera à soulager le foil principale, réduisant la trainée. A probablement 10-12 nœuds, le foil principale sera soulagé à 100% et les foils des flotteurs supporteront la majorité du poids du bateau. Cette configuration doit permettre de réaliser un trimaran très large (rapport largeur / longueur : 1.2), pour faire voler la coque centrale dans le petit temps. Si le vent augmente, la grande largeur permet d’obtenir un fort rappel et le foil principale est en mesure de créer une portance négative qui augmentera le moment de rappel.

The main goal of the project is to take off the model (and the future full size boat), in light wind under 5-6 knots of wind, thanks to the main hull foils. As soon as the main hull lifts off, the boat accelerates, begin to unload the main foil and reducing drag. At probably 10-12 knots, the main foil is 100% unloaded and the amas foils are carrying most of the load. This configuration allows a very wide trimaran (beam about 1.2 times length), to fly the main hull in much lighter wind. If the wind increases, the wide beam provides exceptional righting moment the main foil can create down force which should bring extra righting moment.

Fire Arrow en vol - Fire Arrow during flight

Fire Arrow en vol – Fire Arrow during flight

Foil “I flap” – “I flap” foil

Les foils des flotteurs sont basés sur la configuration des foils en L, aussi appelées “Uptip geometry”. Ces foils ont des “flaps intégrés” pour donner de la portance à très petite vitesse ou pour une très faible dérive. L’idée est que quand l’extrémité du foil sort de l’eau, la plus grande partie de la surface, qui génère la trainée, est hors de l’eau. La plupart des foil « Uptip » ont que le bateau dérive pour correctement fonctionner mais cela ne fonctionne pas à basse vitesse. Doug a prévu de tester le même foil mais sans volet incliné (15°). Doug explique « Aux USA, dans beaucoup d’endroits, le vent « normal » est de 10 nœuds ou moins ! ». C’est pourquoi Doug teste cette configuration normalement capable de voler avec 5 nœuds de vent ou moins ! Le « I flap » est une idée expérimentale, si Doug trouve une meilleure solution, avec moins de trainée, il n’utilisera pas le volet de bord de fuite. Ce foil a une grande surface sur la partie horizontale. La largeur est plus importante sur cette partie que sur la partie verticale. L’allongement semble être faible, mais Doug explique cette forme par l’allongement effectif de ce type de foils. Pour Doug et Greg Ketterman, le réel allongement est basé sur toute la portion immergée du foil. Greg à expliqué à Doug que l’arrondi entre la partie verticale et la partie horizontale du foil permet d’obtenir un allongement efficace important.

The amas foils are based on “L foil” or “Uptip” geometry. They have “integrated flaps” to allow lift at very slow speed or no leeway: “I flap”. The idea is that as the tip breaches the surface the high drag portion of the foil would come clear of the water. Most « UptiP » foils require leeway to work well, but it doesn’t work at low speed. Doug planned to test the same foil but without the 15 degree flap. Doug explains: « In the USA in many areas the « normal » wind is 10 knots or less”. That’s why Doug tries a configuration normally able to fly with 5 knots or less! The I-flap is an experimental idea, if Doug finds a better solution, with less drag, he will not use the flap. This foil has a big surface on the horizontal part. The width is largest on this part than on the vertical zone. The aspect ratio seems to be low, but Doug explains the form of his foil by the effective aspect ratio of this type of hydrofoils. For Doug, and Greg Ketterman, the real aspect ratio is based on the whole immersed portion of the foil. Greg explained to Doug that the radius between the vertical and horizontal portions of the foil allows a high effective aspect ratio.

Pourquoi le nom d’I flap” ? – Why “I flap” name?

Le nom « I Flap » a été choisi par Doug pour : « intrinsic flap » ou « flap Incorporé ». C’est un « volet » moulé sur le foil.

The name « I Flap » was chosen by Doug for represent: « intrinsic flap ». It’s a flap molded onto the foil.

Foil “I flap” et possible évolution de la surface - I flap foil and a possible evolution of the surface

Foil “I flap” et possible évolution de la surface – I flap foil and a possible evolution of the surface

 VIDEO

MPX Fire Arrow First Full Flying Foiling on video

Conclusions

Voici un concept original qui utilise les avantages de différentes configurations de foils et de systèmes de contrôle. Fire Arrow est toujours en phase de développement, j’espère que Doug va rapidement trouver le mode d’emploi et les ajustements nécessaires pour passer à l’étape suivante : le modèle à l’échelle 1…

Plus de détails sur les pages de Boatsigns.net et plus particulièrement celle-ci :

What I expect out of this test model

Here is an original concept that utilizes the benefits of different configurations of foils and control systems. Fire Arrow is still in development phases, We may only hope that Doug is going to found quickly the » instructions of use » and the necessary adjustments to move to the next step: the scale model 1…

More details on Boatdesign.net and especially on this page:

What I expect out of this test model

Version FR/EN !?!

Pour être sur du contenu de cet article, je l’ai écris en anglais pour avoir la validation de Doug (désolé pour la qualité de la traduction). Merci Doug pour ton aide.

To be sure about the content of this article, I wrote it in « English » to have the validation of Doug (sorry for the quality of the translation). Thanks Doug for your help.


Ptites news 33

21 juillet 2014

Voilà une mini Ptites News d’été !
Un grand merci à ceux qui m’ont transmis des info. sans eux la page serait blanche ou presque.

A – Voile

Trifoiler
Roulements de tambour SVP, François Lys qui volait déjà depuis plusieurs années en Tornado à foils puis en Mystère est l’heureux propriétaire d’un Trifoiler venu tout droit des states. Voici des images de Maurice Gahagnon, excusez du peu !

 

F2 = 1/2ρ x V² SC2
Il y a déjà plusieurs semaines que nous échangeons avec Philippe et que j’ai la chance de découvrir les photos de son hydrofoil. Cela fait plaisir de voir que certains, comme Gurval ou Armand…., se lance encore dans la réalisation d’un engin volant. J’ai rencontré Philippe il y a quelques jours, de nouveaux essais sont prévus dans une zone de «sécurité» (et vaseuse !) avant des essais en mer…

F2 = 1/2ρ x V² SC2  de Phil  De Braeckelaer - photo PDB 01-06-14

F2 = 1/2ρ x V² SC2 de Phil De Braeckelaer – photo PDB 01-06-14

TFV
J’aurai voulu y être comme sûrement d’autres lecteurs, la Foiling Week s’est déroulée du 08 au 10 juillet sur le Lac de Garde. D’intéressantes vidéos sur le site. Et aussi de belles images ici.

Première sortie du Fodiator
Armand est dans l’ensemble satisfait du bateau. Le montage est rapide, la mise à l’eau facile… le reste sur son site : moi j’aime (la rotation du banc par exemple) !

Sailrocket
Merci GG, pendant que je fais autre chose que fouiner foil, GG fait l’intérim et me signal du lourd. Un certain Paul Larsen prépare un nouveau SAILROCKET III !

Raphael Censier
On parle de Raphael Censier même en Russie !

Flying Phantom
Info qui sent un peu la moisissure (vu la date de parution), Philippe Presti, entraineur d’Oracle, veut utiliser le Flying Phantom pour préparer la Cup

Semaine de vitesse de Brest nouvelle version !
J’évoquais cette info. dans la dernière Ptites News, voici la suite.

Ouest France 17-06-14

Ouest France 17-06-14

Stéphane Rousson
Pour ceux qui ne connaitraient pas le projet de Stéphane, une visite sur son site s’impose. En « 2 mots » : ballon + chien de mer…

RC
Je ne me lasse pas de ces images de modèles réduits à foils

Croisière rapide
Sur l’excellent blog Proafile, des dessins d’un projet de cata de croisière à foils signé Paul Bieker.

Kite
Tout est dans le titre (de la vidéo pas dans la chanson), I believe I can fly The best of Kitefoil ! Le top du kite à foil…

Forum
Ca cause foils sur Les foilz . com, quoi de plus normal

B – Moteur

Solar1 Monte-Carlo Cup
Mi juillet à eu lieu à Monaco la Solar1 Monte-Carlo Cup, la première course de bateaux propulsés uniquement à l’énergie solaire. 25 équipages avaient fait le déplacement, la plupart depuis des universités du nord de l’Europe et des Etats-Unis. En Open Class, la plus innovante avec une seule restriction, la longueur limitée à 8 mètres : doublé hollandais. Les Russes du Team Beluga Powered by Synergy remportent l’épreuve en V20, bateaux à foils. Pour en savoir plus, Yachting Magazine

BD Solar1 2014 @Franck Terlin.jpg

BD Solar1 2014 @Franck Terlin.jpg

A palpeur
Un bateau à moteur assez original avec un mono palpeur trainé à l’avant et semble t’il un monofoil assez reculé. Le site officiel. D’autres images ici

Intrados
Je reprends une nouvelle fois une info de GG laissée sur Portance 1/3 : « Quand on vous dit que l’intrados n’a qu’une importance limitée dans le phénomène de portance … Voyez ce que DASSAULT fait de ses intrados de Rafale :-)

C – Sans foil

Dingue !
Merci Daniel pour ce lien, des images de vol de Pélican comme si vous étiez assis au bout de son bec !

Surf en Skimboard
De belles images de Fred Compagnon qui surfe de belles vagues en skimboard avec départ depuis un SUP !

Eric Barone
OK cela n’a rien à voir avec l’eau, quoiqu’à cette vitesse la glace doit fondre. Un vidéo pour le plaisir et pour l’auteur du film qui se reconnaitra et pour son compère le grand marcheur… Surtout pour le plaisir de voir les exploits de EB.

Bonnes grillades !


Foilers et trimarans à foils d’appoint 2/2

18 juin 2014

Les trimarans à foils d’appoint

La jonction foilers / trimarans classiques : les tri. à foils d’appoint

Voici la seconde partie de cet article sur les voiliers à hydrofoils « non volants ». Ci-dessous une représentation des différents types de voiliers à hydrofoils. Pour plus de détails, voir les définitions présentes au début de la partie 1/2 « Les foilers ».

Hydrofoil – Foiler – Trimaran à foils d’appoint – F Monsonnec 01-2014

Hydrofoil – Foiler – Trimaran à foils d’appoint – F Monsonnec 01-2014

1. Pourquoi installer des foils sur un trimaran standard ?

Le but des architectes qui, comme Dick Newick, ont commencés à réfléchir à l’utilisation de plans porteurs sur des trimarans « classiques », était la diminution du tangage par la mise en place de foils de petite taille. Dans un second temps, la possibilité de les escamoter permettait, par rapport aux foilers, de limiter la trainée dans le petit temps. Ensuite, les travaux réalisés sur hydrofoils et les foilers ont permis de mieux comprendre le fonctionnement de ce type d’appendices et de peaufiner leurs profils. Enfin, la maitrise de la mise en œuvre du carbone, et la baisse de son coût, ont permis d’augmenter la surface des foils tout en améliorant leur système de rétraction. Les plans porteurs ont alors vu leur surface augmenter pour modifier l’assiette des bateaux, et jouer le rôle d’amortisseurs.

2.1. Un peu d’histoire

Bien avant le « mariage pour tous », foilers et trimarans classiques se sont rapprochés au point de donner naissance aux trimarans à foils d’appoint : flotteurs longs et volumineux équipés de foils. En simplifiant à l’extrème, avant, les trimarans avaient soit de longs flotteurs, soit de « petits flotteurs » équipés de foils qui compensaient leur faible volume (foilers).

Lark de Dick Newick, premier tri à foils d’appoint ? – photo Fritz Henle

Lark de Dick Newick, premier tri à foils d’appoint ? – photo Fritz Henle

Le premier trimaran à foils d’appoint était peut être Lark, dessiné par Dick Newick en 1962. Après, il semble qu’il ait fallu attendre VSD 1 dessiné par Derek Kelsall en 1978. Ce bateau disposait de foils en ailettes sous la coque centrale (il s’est échoué et fut détruit à l’arrivée de la Route du Rhum). La version 2, presque identique, disposait d’un foil en T. En 1980, le Groupe Graal dessine Royale premier du nom, un bateau qui n’a malheureusement pas connu beaucoup de succès. Pourtant, il était relativement novateur : vrai trimaran avec flotteurs relativement longs, foils rétractables et de grande surface, plans porteurs montés sur amortisseurs (voir l’hydroptère !). Dommage que ses appendices étaient en aluminium… Les pères des trimarans à foils d’appoint seraient donc Dick Newick et Derek Kesall. Nigel Irens, Marc Lombard et VPLP ont relancé la machine au milieu des années 80. Pendant de nombreuses années les deux catégories se côtoient puis, à partir du milieu des années 90, les foilers deviennent plus rare. Il y a bien quelques nouveaux projets comme en 2005 deux projets de foilers de 38m, Némo et un second conçu par Loïck Peyron.

Foils en « ailettes » sur VSD1  – photo DR 1978

Foils en « ailettes » sur VSD1 – photo DR 1978

VSD 2 -Kawazaki le foil est visible à l’avant ! - Les cahiers du Yachting 05-1980

VSD 2 -Kawazaki le foil est visible à l’avant ! – Les cahiers du Yachting 05-1980

2.3. Nouveau tournant

Au début des années 80 coexiste deux grandes « écoles ». L’école américaine du grand, que dis-je du maitre, Richard Newick et de Walter Greene. Dick Newick dessine des trimarans très performants (victoire d’Olympus photo dans la Route du Rhum 1978, victoire de Moxie Ostar 80….) qui sont au départ équipés de flotteurs submersibles. Les suivants n’ont pas autant de volume que ceux de l’école anglaise et, à tort, on pense que Dick et Walter dessinent toujours des flotteurs dont le volume est inférieur au déplacement du bateau. L’école anglaise de Derek Kelsall (VSD…) et de John Shuttleworth (Brittany Ferries GB…) utilise des flotteurs insubmersibles dont le volume est bien supérieur à 100% du déplacement. En France, il n’y a pas à proprement parler d’école, les architectes français dessinent alors des bateaux de taille, matériaux et philosophies différents mais la plupart du temps avec des flotteurs submersibles.

En 1982, le plan Morisson Exmouth Challenge, touche l’eau. Puis en 1985, Apricot plan Irens et Paragon plan Robert Humphrey et Thompson. Ces bateaux sont équipés de flotteurs de très grand volume, compris entre 150 et 200% du déplacement du bateau (on pourrait presque dire hyper insubmersibles !). Mais c’est en 1986 qu’une nouvelle évolution s’opère. Le duo VPLP dessine le F40 à foils Biscuit Cantreau (MVP et VLP ont d’ailleurs étudiés à Southampton…). Pour moi, c’est « ici » que les deux catégories se rejoignent puisque « BC1 » est équipé de foils assez puissants. Biscuit Cantreau est donc (pour moi) le tournant de cette évolution : longs flotteurs à fort volume + foils rétractables permettant d’obtenir une formidable puissance, une bonne stabilité longitudinale, et de diminuer le problème des foilers à foils fixes : la traînée par petit temps. En 1986, le très beau Fleury Michon VIII (N. Irens) avait lui aussi des flotteurs ventrus, et de petits foils, mais ces derniers étaient de surface bien moins importante et surtout les flotteurs étaient moins longs. Philippe Poupon ne risquait pas de monter sur un flotteur, le risque de chavirement par l’avant aurait été trop important…

 

Biscuit Cantreau 1 rebaptisé CDK Le média de la mer - photo C. Février

Biscuit Cantreau 1 rebaptisé CDK Le média de la mer – photo C. Février

Coupe de foil de Biscuit Cantreau 1- photo F. Monsonnec 08-2005

Coupe de foil de Biscuit Cantreau 1- photo F. Monsonnec 08-2005

 

Biscuit Cantreau avait dès le départ de longs flotteurs équipés de foils à 45°. D’après VPLP, à 15 nœuds ils développaient 610 Kg de portance et pour 20 nœuds 1090 kg. Qu’en on sait que la jauge F40 imposait un poids mini de 1800 kg, et Biscuit Cantreau était sorti trop léger et qu’il avait fallu mettre un planché en CP très épais, cela montre la puissance du foil qui n’était pas là pour faire jolie ! L’équipage de furieux, Jean Le Cam, Michel Desjoyaux, Roland Jourdain and Co, tirait dessus au point de décoller la coque centrale à la limite du décrochage du safran. Rapidement, le bateau est retourné au chantier CDK pour devenir en 1987 « CDK le média de la mer » : rajout d’un troisième bras (âme en tube PVC de 120 avec méga strat. carbone) pour renforcer la structure pour ce type d’acrobaties et naviguer comme un catamaran. Mise en place de safrans sur les flotteurs pour naviguer même avec safran principal hors de l’eau, renfort à l’étrave suite au changement de gréement… Ce bateau n’était qu’un 40 pieds (formule 40) mais le résultat de ses navigations, puis de ses transformations, ont données le jour à Biscuit Cantreau 2 en 1987 qui était une « maquette » des futurs 60 pieds VPLP.

Fujicolor II à Loïck Peyron, plan N Irens avec foils Lombard en 1993 – photo DR

Fujicolor II à Loïck Peyron, plan N Irens avec foils Lombard en 1993 – photo DR

2.4. La généralisation

Pour la mise en place de foils sur les 60 pieds il faut attendre 1993 et la mise en place de foils dessinés par Marc Lombard sur le plan Ollier Harris Wilson. C’est Jean Maurel qui ose équiper l’ancien Elf Aquitaine III de grands plans porteur à 45°. La même année, Marc Lombard équipe aussi de foils le plan Irens Fujicolor II. Loïck Peyron vient de récupérer ce bateau vieux de 4 ans qu’il souhaite doper. Il installe un gréement inclinable et des foils Lombard. Le duo VPLP ne se serait mis au foils que pour Groupama et Brocéliande. Bateaux réalisés avec un budget serré fabriqués dans des moules existants et mis à l’eau sans foils. Ensuite le mouvement était lancé et à part quelques cas particuliers, les trimarans « français » (puisqu’il faut bien avouer que le développement de ce type de bateaux étaient soit réalisé par des architectes ou des sponsors français), étaient équipés d’appendices dissymétriques.

2.5. Les foils courbes

Le principal intérêt du foil courbe repose sur la sortie du foils qui se situe à un plus bas niveau ce qui réduit fortement la ventilation. Dés 1972, Bernard Smith a proposé d’utiliser des foils courbes dans son brevet 3 631 828. Derek Kelsall a réalisé vers la fin des années 70, des moules de foils courbes et utilisé ce type de foils sur « Bites and Pieces ». John Shulttleworth, qui a travaillé chez Derek, a lui aussi dessiné des foils courbes qu’il présente en 1984 dans Multihulls International. C’est en 2002, toujours sous l’impulsion de Marc Lombard, que les foils courbes arrivent en 60 pieds sur Banque Populaire puis Fuji, Banque Pop II… VPLP font ensuite de même sur Belgacom, Foncia…

Foils courbes J Schulttleworth - Multihull International 06-84

Foils courbes J Schulttleworth – Multihull International 06-84

2.6. Quelques trimarans et catamarans à foils d’appoint

Là aussi la liste est longue, même plus longues que celle des foilers, alors voici ceux qui ont fait avancer cette voie :

  • 1955, dans son livre « Le Catamaran ce méconnu », un français, un certain monsieur Bruneau propose d’utiliser des plans porteur pour soulager les flotteurs des trimarans de croisière !
  • 1962, Dick Newick équipe son trimaran de croisière rapide Lark d’hydrofoils dans les flotteurs.
  • 1978, VSD 1 était n’était pas vraiment un foiler (ni pur, ni mixte) mais déjà un trimaran à foils d’appoint puisqu’il avait de petits foils de chaque coté de la coque centrale, 30 cm sous la surface 2m derrière l’étrave ceci dans le but d’éviter le tangage.
  • 1981, Royale, trimaran du groupe Graal est équipé de grand foil escamotables, callés à 45° par un système de vérins qui permettaient d’absorber les efforts !!! Il est maintenant malheureusement échoué sur une plage de La république Dominicaine, trop détruit pour être récupéré…
  • 1982, CGA Assurances, et Dowton Flyer plans Newick font partie des bateaux de type Créative. Cette série qui n’est pas obligatoirement de foils.
  • 1984, Challenge Grunding n’est pas un tri mais bien un très beau catamaran dessiné par Marc Lombard. Il est équipé de foils à 45° qui passent à travers les flotteurs et qui sont situés assez entre l’étrave et la poutre.
  • 1986, Fleury Michon VIII, Nigel Irens dessine ce très beau bateau pour P. Poupon, il est équipé de « petits » foils à 45°
  • 1986, Biscuit Cantreau 1, premier d’une série de quatre F40 à foils, flotteurs volumineux et aussi longs que la coque centrale, précurseurs des 60 pieds Orma… Biscuit Cantreau II en 1987 puis le 3 en 1988 et enfin le 4 en 1990 (bateau qui n’a pas évolué dans le circuit F40).
  • 1993, mise en place de foils sur Elf Aquitaine II plan Ollier, foils droits dessinés par Marc Lombard.
  • 1993, mise en place de foils dessinés par M Lombard sur les plans Irens Fujicilor II
  • 1997, mise en place de foils dessinés par M Lombard sur les plans Corum Watches + Banque Populaire
  • 1998, La Trinitaine, plan Irens, mis à l’eau avec foils droits
  • 1999, mise en place de foils sur les VPLP Groupama et Brocéliande
  • 2000, Fujifilm, plan Irens avec foils Lombard courbes

3. Conclusion

Il semble qu’à part quelques projets, dessiné et souvent réalisés par des passionnés du genre, les foilers ont été supplantés par les trimarans à foils d’appoint. Voici graphiquement un rapide résumé de l’évolution des 3 catégories d’engins à plans porteurs. Les données qui m’ont permis de réaliser ce document sont sûrement incomplètes mais elles reflètent assez bien la tendance. Maintenant, qu’allons-nous voir dans les prochaines années ?

4. Le futur

Allons-nous voir un nouveau rapprochement trimarans à foils d’appoint et hydrofoils ? Les premiers voyant leur foils augmenter de surface, peut être s’équiper d’un système de régulation et devenir de purs hydrofoils ? Peut être mais pas tout de suite !

4.1 A quoi pourrait ressembler un hybride tri à foils/hydrofoils ?

Des images du projet Hydroptère 2 représente assez bien cette possible évolution. Ce type de design, trimaran « standard » équipé de plans porteurs capables de le faire voler, n’est pas non plus sans rappeler ce faux projet de Mod 70 à foils paru sur Internet ! L’idée de base est de réaliser un bateau qui restera performant en version archimédienne, ce qui n’est pas le cas de l’Hydroptère.

Dans un « Ptites news » j’avais signalé la ressemblance entre les foils du projet Hydroptère 2 et ceux du trimaran Royale de 1981. Les foils principaux de ce trimaran étaient équipés d’amortisseurs oléopneumatiques… Avant d’avoir attrapé le virus du foil, je suis monté sur les plans porteurs qui trainaient sur un parking de La Trinité sur Mer au milieu des années 80 : sacrilège…

IDroptère par VPLP 2012

IDroptère par VPLP 2012

Foil IDroptère par VPLP 2012

Foil IDroptère par VPLP 2012

Foil du trimaran Royale – photo DR Voiles et voiliers

Foil du trimaran Royale – photo DR Voiles et voiliers

4.2 La Cup des avancées significatives pouvant influer sur l’avenir ?

Revenons à la question du futur des engins à hydrofoils et de la limite trimarans à foils d’appoints et hydrofoils. Après le spectacle auquel nous avons assisté lors de la 24ème coupe de l’America, certains rêvent de grands multicoques à ailes et foils, qui traverseraient l’atlantique au dessus des flots. Les bateaux de la Cup étaient révolutionnaires par rapport à ceux que nous avions jusqu’alors vu courir. Mais, on ne peut pas dire que les bateaux de la Cup aient permis de développer des ailes et foils suffisamment fiables pour imaginer une transposition sur des bateaux hauturiers. Il reste beaucoup de problèmes à résoudre. On peut faire la parallèle entre ces développements et une amélioration qui pourrait avoir été conçue pour un vélo de contre la montre, roue lenticulaire par exemple, mais qui en aucun cas ne pourrait être transposée aux VTT ! Il y a toujours eu un décalage entre les « enthousiasmes » et la réalité !

Les grandes évolutions sont liées à des facteurs comme :

  •  la découverte de nouveaux matériaux ou techniques de mise en œuvre,
  • la création de nouvelles classes, ou l’ouverture de certaines jauges,
  • les recherches, la créativité des concepteurs, la mise au point de nouveaux concepts où l’amélioration de certains.

Pour qu’une évolution ou révolution soit menée à bien, il faut que plusieurs de ces facteurs soient réunis. Par exemple, pas de passage avec succès de la « table à dessin » à l’élément liquide sans que les matériaux ne le permettent… Et dans le cas des foils et de l’éclairage de ces appendices liés à l’America’s Cup ?

  • nouveaux matériaux, avancée significative dans la mise en œuvre ? Non
  • modification des règles ? Non, plutôt contournement d’une jauge !
  • des avancées ou découvertes techniques prépondérantes ? Non !

En ce qui concerne le dernier point « avancées ou découvertes techniques prépondérantes » :

Les ailes
Les ailes ont progressées mais pas de façon extrêmement importante par rapport à celle de Miss Nylex en 1974. La prochaine Cup se déroulera sur des bateaux plus petits avec des ailes plus petites car la gestion des ailes était catastrophiques :

  • le transport et la mise en place était dangereux et a fait des blessé.
  • elles demandaient à ce que des hommes moulinent en permanence pour avoir la pression hydraulique nécessaire à leur maintient, même à quai.
  • elles ont fonctionnées par ce qu’elles ont été utilisées dans une plage de vent définie.
  • le problème de leur résistance et de l’impossibilité de réduire la toile n’a pas été résolu.

Les foils
Pour les foils, nous étions en présence de foils en L plus ou moins torturés sur lesquels une régulation limitée à été greffée par obligation. Les foils utilisés lors de cette Cup ne faisaient que contourner la jauge :

  • ils étaient bridés par cette jauge et demandaient une régulation de l’incidence permanente et compliquées.
  • régulation inimaginable en équipage réduit et sur un plan d’eau agité.
  • malgré ces foils qui « fonctionnaient » n’ont pas empêché les bateaux de faire de gros plantés.
AC72 - New Zealand fully lifted on her L-Foils and sailing on the Waitemata Harbour, Auckland, New Zealand.  Swan Images

AC72 – New Zealand fully lifted on her L-Foils and sailing on the Waitemata Harbour, Auckland, New Zealand. Swan Images

4.3 Pourquoi cela ne va pas être facile de voler en haute mer ?

Même si la vision des AC72 volants était impressionnante, ce n’était qu’une révolution au sein d’une classe, pas d’un domaine dans son ensemble ! Cette « révolution AC » aura des répercutions (Flying Phantom..) mais pas sur l’ensemble de l’activité voile !

Le principal problème du vol en haute mer réside dans la maîtrise de la régulation. Que celle-ci soit « naturelle » comme sur l’Hydroptère (foils en V), ou « mécanique » par modification de l’incidence. Malgré de très nombreuses études et améliorations, l’Hydroptère ne semble pas en mesure d’affronter la forte houle. Le fait de d’arriver à réaliser un bateau stable a été décrit par l’équipe dans le brevet EP 0 694 008 B1 mais certaines vidéos montre l’Hydroptère en « difficulté ». Le fait que l’équipe ait décidé de développer une régulation de l’incidence du safran confirme que l’autorégulation des foils en V n’est efficace que par mer relativement plate. C’est d’ailleurs pour cela que l’armée US est passée des foils en V aux foils en T régulés alors que leurs bateaux n’étaient pas confrontés au couple de chavirage de la voilure. Une solution pourrait être la mise au point d’un hydrofoil à foils régulés en incidence, un Scat grand format (de Sam Hydrosail, Sam Bradfield, Tom Haman, Mike McGarry) …

Ma vision est donc assez pessimiste, les hydrofoils à voile ont mis 100 ans pour passer du stade de la maquette à celle des AC, 72 nous allons devoir attendre avant de pouvoir traverser les océans, voir cela n’arrivera jamais ! En effet, peut être qu’il est illusoire de penser traverser les océans sur des foils…

Mais, comme me faisait très récemment remarquer le grand Daniel Charles, lorsque le livre de Bernard Smith « The 40 knot sailboat » est sorti, naviguer à 40 nœuds c’était de la science fiction ! Et dans les années 80 quand Daniel, pourtant un homme avisé, a permis au catamaran Stars & Stripes de courir l’America’s Cup (voir ici II – partie II « Retour sur l’America’s cup 1988″ puis « c) Les multi et la coupe de l’America »), jamais il n’aurait imaginé qu’un catamaran aurait fait des pointes à 47 nœuds lors d’une régate de la Cup ! Bref, il est donc permis de rêver. Est ce que comme les pionniers qui au milieu des années 70 (Tiercelin, Labbé, Tabarly) ont osé faire confiance aux plans porteurs, de nouveaux doux dingues vont essayer de traverser les mers au dessus des flots ? Alain Thébault en a rêvé, sera-t-il celui qui réalisera cet exploit ? Qui osera équiper un grand tri de foils capables de le faire décoller ? Comme lors des essais en haute mer de l’Hydroptère, j’imagine la boule au ventre de l’équipage. Un peu comme le premier décollage en avion.

Qui osera le grand saut ?


Foilers et trimarans à foils d’appoint 1/2

14 mai 2014

Les foilers, voiliers « archimédiens » !

1. Introduction

L’America’s Cup et sa petite sœur la Little America’s Cup ont fait découvrir à des non passionnés, l’existence d’une catégorie d’engins ailés qui a vu le jour depuis plus d’un siècle : les voiliers à hydrofoils. Cette catégorie de voiliers comprends différentes familles, les « volants » et les « archimédiens » (pour ne pas dire les rampants !). Les habitués de Foilers le savent, malgré son nom qui fait référence à un type d’engin archimédien, le contenu de ce blog est plus spécialisé « engins volants ». Il est temps d’aborder l’histoire des « non volants »…

Hydrofoil – Foiler – Trimaran à foils d’appoint – F Monsonnec 01-2014

Au début du 20ème siècle des pionniers, le plus souvent passionnés d’aviations, ont souhaités faire décoller des bateaux, comme Bell en 1913 et Nancy sa maquette d’1m50. Dés 1920, Les frères Mc Intyre, publient un brevet de trimaran dont les flotteurs ont été substitués par des plans porteurs : un foiler. « Notre invention concerne les embarcations à voile, notre but est de proposer des plans de stabilisation adaptés pour contrer la pression de retournement générés par le vent et maintenir ainsi la position sensiblement verticale de l’embarcation en fonctionnement ». Même s’il semble qu’il faut attendre le milieu du siècle dernier pour que des pionniers mettent en application l’idée des Mc Intyre, l’idée d’utiliser des plans porteurs, pour « seulement » améliorer l’équilibre et le passage dans la mer, est lancée. Elle va donner le jour à deux types de bateaux, les foilers puis les trimarans à foils d’appoint.

Nancy maquette volante de A. G. Bell et Casey Baldwin – dessin F. Monsonnec 04-2013

Nancy maquette volante de A. G. Bell et Casey Baldwin – dessin F. Monsonnec 04-2013

Extrait du brevet de Malcom Mc Intyre 1920

Extrait du brevet de Malcom Mc Intyre 1920

2. De quoi parlons-nous !

Voici « mes » trois définitions.

2.1. Les hydrofoils

Sur ce type d’engins (aussi appelés hydroptères en France), les foils ont pour but de faire décoller entièrement le bateau afin qu’il ne soit plus en contact avec l’élément liquide que par ses plans porteurs. On peut le plus souvent différencier les hydrofoils des foilers, par le nombre de foils. Les foilers et trimarans à foils d’appoint sont le plus souvent équipés de deux hydrofoils sur les flotteurs et les hydroptères de trois. Le troisième est fixé, le plus souvent,  à la base du safran et permet de régler la hauteur de vol « comme sur un avion ».

2.2. Les foilers

Les foilers, n’ont pas pour fonction de naviguer entièrement décollés. L’utilisation de foils permet de conserver la stabilité tout en diminuant la surface mouillée par une réduction de la taille des flotteurs. Dans cette catégorie, ont retrouve des foilers « purs » qui ne peuvent que très difficilement se passer de leurs hydrofoils : Paul Ricard, Charles Heidsieck IV, Ker Cadelac II… et les foilers « mixtes » qui peuvent se passer de leurs foils en cas de problèmes mais avec une importante perte de leur stabilité et des performances : bateaux à foils en Y de Sylvestre Langevin… Les foilers mixtes sont à mi chemin entre les foilers et les trimarans à foils d’appoint.

2.3. Les trimarans à foils d’appoint

Les trimarans à foils d’appoint, sont un croisement entre les trimarans standards et des foilers. Ils tirent partie de la portance des foils pour diminuer la surface mouillée, changer l’assiette du bateau et ainsi améliorer leurs performances. Ils peuvent donc naviguer sans foils mais, eux aussi, avec une perte d’efficacité.

3. Les foilers

3.1. Pourquoi créer un nouveau type de multicoques ?

Pour améliorer la stabilité ou limiter la surface mouillée, mais aussi pour obtenir un bateau plus léger et améliorer le centrage des poids.

3.2. Un peu d’histoire

Le nom « foiler » aurait été inventé par Gerald Holtom qui dans les années 70 a conçu plusieurs trimarans de loisirs dont le Foiler 21 équipé de plans porteurs/patins de forme triangulaire. Avant cela, on parlait de voiliers stabilisés par des hydrofoils ou tout simplement d’hydrofoils, sans distinguer engins volants et non volants.

Foiler 21 de David Holtom – photo DR

Foiler 21 de David Holtom – photo DR

Vidéo Foiler 21

Les premiers modèles de foilers, semblent éclore au milieu des années 50 sous forme de petits engins, trimarans, canoës… Je n’ai pas trouvé de trace de ce type d’engins naviguant avant le milieu des années 50 mais je continue à creuser ! Il semble que l’on doit ce premier modèle à Edmond Bruce et Sam Catt qui en 1954 équipe un canoë non pas de flotteurs mais de foils en T dont l’incidence se pilotait manuellement. Edmond Bruce est aussi l’inventeur du foil qui porte son nom, le « Bruce foil » qui équipe de nombreux praos. Durant la seconde partie des années 50, de nombreux autres petits bateaux du même type sont conçus et testés, comme en 1956 le trimaran de Dr Robertson, en 1957 Jehu de John Morwood puis Parang en 1958… A noter que c’est différents passionnés sont des membres de l’AYRS, Amateur Yacht Research Society, association qui a beaucoup œuvré au développement des hydrofoils.

Plan de Parang, prao à foils de John Morwood en 1958

Plan de Parang, prao à foils de John Morwood en 1958

3.3. Bruce Foilers

Le principe du Bruce Foil est le suivant. Sur un prao, plutôt que d’utiliser classiquement une dérive positionnée dans le même axe que le gréement, et qui n’a qu’une faible action contre la gite, il est préférable de la décaler le plan antidérive sous le vent. En l’écartant suffisamment de l’axe du bateau, la droite perpendiculaire au centre de dérive de cet appendice va passer par le centre vélique. Cette action va permettre de limiter fortement la composante de gite. De plus, même en utilisant un profil symétrique, votre dérive va se transformer en foil ! Sur votre « pirogue à balancier monodrome » équipée d’un appendice inclinée fixée sur le flotteur, lorsque celui-ci se trouve sous le vent, du fait de la dérive du bateau, ce plan antidérive (pourtant calée sans incidence), reçoit un flux qui fait un angle avec celle-ci. Il y a donc création d’une portance positive (vers le haut), qui a tendance à soulager le flotteur : miracle ! Inversement, lorsque votre prao a le flotteur au vent, la dérive de votre engin occasionne un flux angulé de telle manière que le flux génère une portance négative (vers le bas). Portance qui a tendance à coller votre flotteur à la surface : double miracle ! Voici un exemple de prao, cette fois amphidrome, équipé de dérives Bruce foil : Epicemar (bateaux français déjà présenté dans une Petite News).

Edmond Bruce – livre Design for fast sailing

Edmond Bruce – livre Design for fast sailing

3.4. Le passage des engins de loisirs au foilers de haute mer

En 1955 monsieur Bruneau, auteur du livre « Le catamaran ce méconnu », propose d’utiliser des plans porteurs pour soulager les flotteurs des trimarans de croisière. En 1962 le grand Dick Newick réalise Lark, bateau en contre plaqué conçu pour le charter et qui navigue toujours sous les tropiques ! Mais Lark n’est pas vraiment un foiler mais plutôt un trimaran à foils d’appoint.

Le premier réel foiler semble être Outtriger le trimaran de croisière à foils de R.R. Gilruth. Robert Gilruth n’est autre que celui qui le premier a fait voler un voilier grandeur nature : Catafoil un catamaran de 3,65 m (voir « On a marché sur la mer »). Si la mise à l’eau d’Outtriger date de 1973, les plans ont sûrement été réalisés avant 1963 date du début de la mise en chantier de ce 52 pieds aux très petits flotteurs (il existe toujours à Houston). Catafoil et Outtriger n’était pour Robert Gilruth qu’un moyen de décompresser, puisque qu’il était alors à la tête des projets de vols habités pour la Nasa ! Outtriger portait un nom de code, comme les vols de la NASA, « AM ». Au départ c’était pour « After Mercury » (projet de vol habité US) mais comme le projet m’était du temps à se concrétiser, le code « AM » a changé de sens et symbolisait « After the Moon »…

Mantis IV – photo DR

Mantis IV – photo DR

Le second grand foiler pourrait être Mantis IV dessiné et construit par David Chinery en 1970. Son concepteur devait avoir eu vent des travaux de Bernard Smith puisqu’il reprend une de ses idées, celle des « flotteurs foils ». Il y a eu ensuite de nombreux foilers, un des plus connu étant Paul Ricard mis à l’eau en 1979. Bateau ayant surtout fait parler de lui pour avoir été le premier à battre le record de l’atlantique (plus d’info. sur ce bateau dans le livre d’Eric Bourhis « Trimaran Paul Ricard un défi« ). Au cours de sa courte vie Paul Ricard a été souvent modifié, sa seconde coque centrale à même servie à la construction d’un autre foiler : Cote d’Or II.

Cette même année 1979, Trimama de Roland Tiercelin (bateau qui mériterait un bel article…) et Hydrofolie dont j’ai déjà parlé sur Foilers, touchaient aussi l’eau. A partir de 1979 s’opère une accélération dans l’histoire des foilers, beaucoup d’engins à petits flotteurs voient le jour.

3 versions de Paul Ricard et Cote d’Or II – dessin F Monsonnec 06-2013

3 versions de Paul Ricard et Cote d’Or II – dessin F Monsonnec 06-2013

Trimama lancé en 1979 dessiné et construit par Roland Tiercelin – photo DR

Trimama lancé en 1979 dessiné et construit par Roland Tiercelin – photo DR

Vidéo Trimama

3.5. Quelques « grands » foilers

La liste est longue, voici ceux qui me paraissent les plus marquants :

  • 1963/1973, R.R. Gilruth, l’homme qui a le premier fait voler un voilier grandeur nature, met à l’eau Outtriger.
  • 1970, David Chinery réalise Mantis IV, il n’a pas vraiment de flotteur mais des foils très épais qui servent de flottabilité.
  • 1979, Paul Ricard est mis à l’eau mais aussi Trimama et Hydrofolie.
  • 1980, Sylvestre Langevin teste des foils en Y sur Gautier 2 puis Découvert, il poursuivra ses essais sur Ker Cadelac, Gautier III….
  • 1981, l’architecte Michel Fortin met à l’eau son Foiler T3 un pur foiler de croisière de 9,3m par 9,3m.
  • 1981, Gary Baigent, journaliste, photographe, illustrateur, architecte navale, natif de Nouvelle Zélande, met à l’eau Flash Harry.
  • 1983, Gérard Lambert, superbe foiler, et premier bateau du tandem Marc Van Pethegem et Vincent Loriot Prévost (VPLP), est baptisé par Renaud. Il est équipé de foil en Y dessiné par S. Langevin. C’est une petite bombe qui doublait des maxi multi lors des grand prix.
  • 1985, Ker Cadelac II, très beau bateau de Marc Lombard qui connaitra de nombreux succès sous différents noms, Saab Atlantique, Lada Poch II, Nems Luang… (il est à vendre aux USA).
  • 1986, Fildou et Nord Pas de Calais, syster-ship F40 selon les plans de marc Lombard, ils sont équipés de foils à 45°.
  • 1986, Cote d’Or II, au cœur de se bateau sauvé par Miguel Subtil vit une partie de la seconde coque centrale de Paul Ricard, ce grand trimaran est basé au Portugal…
  • 1984 Charles Heidseick IV, plan Vaton, monstre de 25.80 m équipé d’un bras profilé devant profiter de l’effet de sol, d’un mat basculant… il est surtout sorti trop lourd pour « voler »
  • 1987, We/Sebago, c’est la bête ultime mais malchanceuse, ce superbe trimaran poids plume (2,8 t) dessiné par Adrian Thomson n’a jamais réussi à prouver qu’un foiler pur hyper léger pouvait battre des 60 pieds équipé de flotteurs de fort volume.
  • 1988, Blue Arrow, projet fou de Peter de Savary pour la coupe de l’America et déjà présenté sur foilers.
Flash Harry dessiné et réalisé par Gary Baigent vers 1980 – photo G Baigent

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

Vidéo Hydrofolie

Gautier II foiler à foils en Y de S Langevin – F Monsonnec 11-2013

Gautier II foiler à foils en Y de S Langevin – F Monsonnec 11-2013

4. « Conclusions »

Comme nous le verrons dans le second volet de cet article, « Les trimarans à foils d’appoint », les foilers vont vers la fin des années 90 laisser la place à ce « nouveau » type de bateaux… A suivre !


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