Greg Ketterman – La saga du concept Trifoiler 1/2

20 mars 2011

Partie 1, du modèle à Longshot


Comme Gordon Baker ou la famille Grogono, Greg Ketterman est une figure incontournable de l’histoire des hydrofoils et de la quête de vitesse à la voile.

Greg Ketterman est avec Sam Bradfield celui qui a le plus œuvré pour que les bolides à voiles et hydrofoils que nous affectionnons utilisent non plus des foils en V mais des foils asservis. Avant lui, il y a eu Baker (d’une certaine manière), les frères Pattison et leur Force 8, Philip Hansford… mais jamais auparavant la technique des foils asservis n’avait été aussi développée, maîtrisée, utilisée.

C’est en 1981 que l’aventure Trifoiler démarre. Le premier objectif de Greg Ketterman est de battre le record du monde vitesse à la voile. Pour parvenir à ses fins Greg, aidé de son frère Dan, a dessiné et construit cinq engins de vitesse (TF 20, TF2, TF3, Longshot 1 et 2) et quatre prototypes d’engin de loisirs (Avocet 1, 2 & 3 et TFP). Même si depuis, d’autres bateaux ont dépassés les vitesses atteintes par ce concept, le Trifoiler TF 22 reste le bateau de série le plus rapide du monde.

Greg Ketterman (à gauche) et Russel Long – photo Yamamoto Shunichi

A – Greg Ketterman

Né en 1960 Greg Ketterman est un passionné de glisse qui pratique le surf, la planche à voile et régate en catamaran. Ingénieur en mécanique diplômé de l’université polytechnique de Californie, après sa thèse déjà consacrée au concept de Trifoiler (Design Modification for a Model Hydrofoil Sailboat), « GK » travaille plusieurs années dans l’industrie aérospatiale à la conception de satellites. En 1988, alors qu’il travail sur TF20, son premier engin de vitesse, Gino Morelli, célèbre architecte navale outre atlantique, lui demande de venir travailler avec lui sur la conception de Formules 40 et du catamaran Stars Stripes. Greg travaille sur divers mécanismes de barre, les bras et les dérives. Diverses études qui lui seront utiles pour la développement de ses futurs engins.

Greg et Dan Ketterman travaillent aujourd’hui au sein de Hobie cat. Greg est vice-président de la partie ingénierie et Dan est ingénieur production.  Greg a travaillé, entre autre, à la conception des Hobie Bravo et Getaway, mais aussi au fameux système de propulsion à pédale du Mirage. Alors qu’au début de l’histoire Hobie, l’entreprise était spécialisée dans la production de catamarans (avec une incursion dans la production de monocoque les Hobie 33 et Holder 14 ainsi que des bateaux à moteur, Hobie Skiff), à partir de 1997 l’entreprise s’est tournée vers une activité « Cayak » qui représente aujourd’hui une grande partie de son chiffre d’affaire.

Système de propulsion G Ketterman - photo F Monsonnec 12-2010

B – Le modèle, les premiers pas,

1981 – expérimentations

Greg Ketterman démarre ses études sur la régulation de l’incidence en 1981 par la réalisation d’une maquette radiocommandée. Déjà il a dans l’esprit de battre le record du monde de vitesse à la voile alors détenu par Crossbow. L’architecture de cette première maquette diffère légèrement des bateaux qui vont suivre. Les flotteurs sont longs et les foils ne sont pas encore en L. Ils ont une forme assez particulière, verticale, puis à 90° (partie l’horizontale) et enfin à l’extrémité de cette partie, une portion courbe qui rejoint la fixation du foil. Presque un foil circulaire qui aurait été déformé pour avoir deux zones droites et perpendiculaires entre elles.

Premier model de foil sur la maquette de Greg Ketterman - photo via Greg Ketterman

En 1983, GK, qui est alors l’université, décide de concevoir un VPP (Velocity Prediction Program) pour son « senior project ». A partir des informations tirées de ce VPP, il modifie son modèle réduit afin de vérifier l’efficacité de son outil. Une des questions à laquelle doit répondre le VPP, est de savoir si l’augmentation de traînée générée par le foil sous le vent, qui peu passer en incidence négative, est compensée par l’augmentation de la stabilité et donc de la puissance. La réponse est : oui ! Greg augmente alors la voilure de 100% et les foils voient leur surface se réduire de moitié ! GK en profite pour réduire drastiquement le volume des flotteurs et mise sur des surfaces planantes pour compenser la baisse du volume. Il supprime aussi le bras arrière et se contente d’un mono bras caréné. Après modification, cette superbe maquette dispose d’une grande partie des caractéristiques des futurs prototypes :

  • Foils en L asservis
  • Flotteurs « rotatifs »
  • Gréement cat boat

Model de Trifoiler dernière version – photo via Greg Ketterman

Model de Trifoiler sur l’eau – photo via Greg Ketterman

C – Fonctionnement du système DLA – US patent 5168824

Pour plus de détails je vous conseil l’article « Palper en avant ou en arrière ?» qui développe un peu plus le système Ketterman et le compare à la régulation « Bradfield ».

Extrait du brevet US 5168824 – Greg Ketterman

Au repos le flotteur, qui est solidaire du foil, touche l’eau ainsi que le palpeur. L’angle d’incidence est volontairement élevé. Lorsque le bateau prend de la vitesse, le foil exerce une poussée verticale qui fait décoller le flotteur. Le poids du palpeur, de la baguette et de la partie avant du flotteur, exerce un couple qui fait pivoter l’ensemble foil/flotteur et donc diminuer l’incidence. Sur les versions loisirs, les flotteurs et donc les foils sont montés sur des silent block, et sur les engins de vitesse, c’est la poutre qui se déforme !

Principe de fonctionnement – F. Monsonnec 2009

La « baguette » permet d’amortir les mouvements du palpeur ainsi qu’un petit bras télescopique situé entre le flotteur et le mat qui sert d’amortisseur. La baguette est relativement souple. Avec un poids de 900 gr à son extrémité, elle se déforme de 150 mm. La déformation maximum observée par Greg et Dan est de 200 mm mais le bras peu théoriquement se déformer de presque 90 cm sans casser !!! Sur les bateaux à double gréement testés par « GK », chaque mat sert de point fixe puisque les deux mats et leur tube de compression sont rigidifiés par le haubanage. Le système n’a pas seulement pour but de diminuer l’angle d’incidence et donc la traînée. Il est aussi là pour l’augmenter lorsque la vitesse vient à diminuer et que le bateau à tendance à atterrir. Autre avantage de ce système, il corrige l’assiette latérale du bateau. Pendant que le flotteur sous le vent s’enfonce et que son incidence augmente, le flotteur au vent décolle et le palpeur descend « chercher » l’eau, ce qui diminue l’incidence du foil au vent. L’incidence du foil au vent peu ainsi devenir négative et tirer le flotteur vers le bas. C’est un système auto stable dans les deux plans et les foils travaillent indépendamment de l’altitude de la coque centrale. Et pourquoi ne pas écouter et voir le maître lui-même dans une des vidéos traitant des Trifoiler ? Il en existe beaucoup, celle-ci a le mérite de parler du fonctionnement de l’engin (tps 1 mn 08), de montrer des images de plusieurs des réalisations de G Ketterman, dont la maquette (tps 2 mn) !

D – TF20, premier prototype de vitesse

1987 – vitesse

TF20 est dessiné et construit en 1987 pour battre le record de vitesse alors détenu en classe B par Icarus (alors de 28 nœuds) et toute classe par Crosbow avec 36 nœuds. C’est aussi l’occasion de vérifier les résultats du travail réalisé sur le modèle de 1981 à 1983. Long de 6.10 m hors tout, et large de 4.25 m, le bateau est réalisé, d’après Greg, avec « des matériaux de jardin ». Le bateau est construit en bois et en fibre de verre. Le mat unique provient d’un Hobie 16  est remplacé par celui d’un Hobie 18 et la voile a une surface de 15 m². Il peut être transporté sur un fourgon et est piloté en solitaire. Le flotteur équipé de son palpeur et de son foil en L, peut pivoter autour du bras pour réguler l’incidence.  Le système permet aussi de faciliter les arrivés et départs de plage. D’après G Ketterman, le record en classe B peut être battu avec ce bateau mais pas le record toute classe. Fin 1988, Greg Ketterman participe à la semaine de vitesse du lac Buchanon. Il connait quelques soucis techniques mais réussi tout de même un run à 26 noeuds. Dan et Greg testent le bateau durant 2 années avant de développer TF2. TF20 préfigure certaines caractéristiques des futurs modèles :

  • Le pilotage se fait par l’intermédiaire d’un palonnier, ce qui permet au pilote de gérer plus facilement son engin.
  • Comme la maquette, les flotteurs sont de type planant, ce qui aide au décollage.
  • Les foils en L sont simples et démunis de partie mobile. L’allongement de la partie horizontale semble profiter de la présence de la partie verticale. Il n’y a qu’une seule extrémité et pas de nœuds de raccordement… Par contre, plus fragiles, ils demandent d’être réalisés avec des matériaux performants.

TF20 sur le sable – photo via Greg Ketterman 1983

TF20 sur l’eau – photo via Greg Ketterman 1983

E – TF2, TF20 évolution

1989 – vitesse

Après les résultats très satisfaisant de TF20, Greg démarre avec son frère la construction de TF2, qui doit devenir l’arme absolue pour battre le record convoité. Il est plus sophistiqué que TF20 et sa construction fait appel à des renforts en carbone. Les formes sont beaucoup plus épurées et le gréement biplan fait son apparition. Le mono gréement de TF2 sollicitait beaucoup la structure et l’accastillage. Avec 25 nœuds de vent, la voile avait du mal à conserver sa forme optimale. En novembre, Greg et Dan font le voyage vers le lac Buchanon mais la chance n’est pas au rendez-vous. Ils passent la majorité du temps à réparer le bateau. D’après « GK », le temps de mise au point a été un peu court… Même si le record n’est pas battu, le bateau fonctionne parfaitement. Ce prototype biplan, est déjà équipé de ce qui va faire le succès des prochains modèles de loisir et de vitesse :

  • Double gréement très performant qui permet d’avoir une très bonne visibilité et d’éviter aux pilotes d’être gênés par la bôme (!).
  • Cockpit « fermé » permettant de protéger le pilote et de lui éviter d’être éjecté lors des empannages !

TF2, couverture Multihull mai juin 1990

F – Avocet 1, premier engin de loisir

Emerveillés par les performances de TF20, qui vol au dessus de l’eau devant une plage de Los Angeles, en 1989 des ingénieurs du service R & D de Yamaha contactent Greg Ketterman. Ils sont persuadés que cet engin pourrait devenir un bon produit de loisirs. Avocet est donc spécialement réalisé dans l’optique de produire un bateau commercialisable. Comme TF20, il ne dispose que d’un seul mat et d’une poutre en alu, mais déjà de foils en carbone. Il est réalisé par Bob Delong de RD Boat Works à Dana Point et est gréé en cat boat par souci de simplicité. Mais d’après GK, il n’est pas très performant. C’est pourtant un des bateaux, parmi ceux réalisés par Greg Ketterman, que je trouve le plus beau. Impossible de réécrire l’histoire (ha bon !), mais je me demande si un produit de ce type, plus facile à monter, moins encombrant, plus économique, n’aurait pas eu plus de réussite que le Trifoiler TF22 ? Bien entendu, le Trifoiler à profité des retombés des performances de Longshot, et Avocet 1 était peut être un peut trop éloigné de la bête de record….

Avocet 1 – photo via Greg Ketterman

G – Avocet 2 & 3, évolution d’Avocet 1

Après analyse des essais réalisés avec Avocet, Greg et Dan Ketterman décident de réaliser un second prototype équipé d’un gréement bi-plan. Les mats et le bras sont toujours en alu et le décollage se fait aux alentours de 10 nœuds. Réalisé par Dan et Greg il est, d’après les frères Ketterman, bien plus réussi qu’Avocet 1. Avocet 3 est seulement une évolution d’Avocet 2. C’est sur ces modèles que le cockpit passe de mono à biplace pour la version loisirs.

Avocet 2 – photo Bruce C Brown Sailing World

Avocet 3 – photo via Greg Ketterman

H – TF3, l’ébauche de Longshot

1990 – vitesse

Retour sur le terrain de la vitesse, Dan et Greg démarrent la réalisation de ce nouveau bateau en 1990. Une nouvelle fois, ils terminent le l’engin juste à temps pour arriver à Bodega Bay en mai 1991. Les Ketterman ne souhaitent pas seulement réaliser un bateau plus performant que TF2 mais aussi que le bateau ait un aspect « professionnel ». Et, en effet, le bateau est réussi : beau et rapide. Mais une rencontre et une nouvelle aventure attend les frères Ketterman…. Le bateau est vendu en Suisse en 1994.

TF3 – photo via Greg Ketterman

I – Longshot, la maîtrise !

1991 – vitesse

C’est en 1988, et par l’intermédiaire du grand champion de Tornado Randy Smith, que Greg Ketterman rencontre Russel Long. C’est sur TF2, que Greg invite Russel à naviguer. Russel Long découvre alors le potentiel des engins dessinés par GK. Malgré un vent assez faible, les sensations qu’il découvre sont suffisantes pour qu’il décide de passer commande d’un engin de vitesse. Ce sera Longshot. Greg et Daniel construisent les coques et Larry Tuttle (qui a réalisé le cata Stars and Stripes) les foils et le gréement. Barry Spanier réalise les voiles. Les mats ailes sont ceux construits par Dimitrije Milovich (ingénieur en aérodynamique, concepteur des premiers snowboards) pour la planche à voile de Fred Haywood ! Le bateau terminé, Dan et Greg l’essayent à Corpus Christi.

Fred Haywoods et sa planche à mat aile Les Cahiers du Yachting décembre 1983

Longshot - Popular Science janvier 1991

Russell Long n’a que quelques minutes pour tester le bateau avant de se lancer dans les runs de vitesse. Malgré un vent de 17 nœuds, et en ne naviguant qu’une partie de la journée, il arrive à battre le record du monde en classe B avec 34,53 nœuds ! Après les fortes chaleurs de Corpus Christi, le team fait route vers le froid du Canada où il bat le record de Tim Colman avec Crossbow (36 nœuds) avec un run à 37.18 nœuds (record déjà battu en 1986 mais en planche par Pascal Maka avec 38.86 knots). Une vidéo du record est disponible sur Youtube.

Crossbow II détenteur du record du monde de vitesse en classe de 1980 à 1986

Longshot Stafford Lake - photo John B Carnett

Ensuite se fut Bodega bay en mai 1991, avec un run à 38.13 nœuds en classe B. Puis 36.78 nœuds en classe C. Record qu’il bat en ajoutant une voile de planche très standard entre ses deux gréements. Au Saintes Marie de la mer, Longshot dépasse les 40 nœuds avec 41.89 nœuds le 16 mars 1992. C’est le premier engin à dépasser les 40 nœuds sur ce couloir de vitesse. C’est à cette occasion que semble apparaître Longshot 2, second bateau à la coque blanche.

Longshot aux Saintes Marie – photo via G Ketterman

Le lendemain, l’équipe se rend à Brest à la semaine de vitesse, où malgré un plan d’eau agité, ils réussissent un run à 32 nœuds. C’est surtout l’occasion de réaliser des photos et interviews après les 41.89 nœuds de la veille. A Tarifa, Russel Long porte le record en classe A à 43.55 nœuds. Au Cap vert, dans la baie de San Pedro à Sao Vincente, Longshot passe un run à 43.59 nœuds mais la différence avec le précédent record n’est pas suffisante pour être homologuée.

Russel Long

Russel Long est passionné de voiliers et de vitesse depuis sa plus tendre enfance. Il rêve devant les photos de Crossbow, Icarus, Mayfly et réalise des maquettes en espérant un jour naviguer à 50 nœuds… Russel long est le fils de Sumner Long, propriétaire du maxi Ondine. Bateaux sur lequel Russel a couru son premier Fasnet à l’age de 7 ans. Son grand père, RJ Reynolds, était un des rois du tabac aux USA, son grand oncle, un des fondateurs de Reynolds, grande firme de l’aluminium. Lors d’un dîner, il rencontre le directeur de la Pan Am et lui demande 250 000 $ afin de modifier le 12 JI de Ted Hood « Indépendance » (dessiné par Ted Hood qui a lui-même gagné la coupe en 1977 avec Courageous). A 24 ans, Russel devient le plus jeune skipper de la coupe de l’America à la barre du 12 m JI Clipper. A la tête d’une équipe dont l’age moyen est de 26 ans, il bat même Ted Turner mais fut éliminé par le fameux Big Bad Dennis, Dennis Corner. Il exerce, lors du début de la saga Longshot, le métier de promoteur immobilier. C’est avec l’aide de Duraflame, fabricant américain de plaquettes allume barbecue, et de Neyl Pryde qui lui fournit ses voiles, que Russel finance sa quête du record de vitesse.

Dessin Longhot – F Monsonnec 2010

Longhot en chiffres

  • Longueur hors-tout * : 6.71 m
  • Largeur * : 5.70 m
  • Tirant d’eau : 0.80 m
  • Poids * : 100 kg
  • SV : 4 ou 5 m² et 6 ou 7 m²
  • Matériaux : coque centrale verre unidirectionnel/ mousse Dyvinicell) ; bras et flotteurs mousse et carbone ; mats, tube de compression, foils en carbone

* valeurs incertaines !

Les records battus par Longshot

  • Classe A voile entre 10 et 13.93 m2

1990 Russell Long, Alberta, 37.08 kts
1992 Russell Long, Saintes Maries de la Mer, 41.89 kts
1992 Russell Long, Tarifa, 42.03 kts
1992 Russell Long, Tarifa, 43.55 kts
Toujours détenu par Longshot

  • Classe B entre 13.93 et 21.84 m2

1990 Russell Long, Bodega Bay, 34.53 kts
1991 Russell Long, Bodega Bay, 38.13 kts
Battu en 1993 par Yellow Pages à Sandy Point avec  44.65 kts
Détenu depuis 2008 par Sailrocket à  Walvis Bay avec 47.36 kts

  • Classe C entre 21.84 et 27.88 m2

1991 Russell Long, Bodega Bay, 28.29 kts
1991 Russell Long, USA Bodega Bay, 36.76 kts
Battu en 1993 par Yellow Pages à Sandy Point avec 46.52 kts
Battu en  2008 par Macquarie à Sandy Point avec 48.14 kts
Détenu depuis 2009 par Macquarie à Sandy Point avec 50.07 kts

Longshot classe C - photo S Wilkins V&V sept 1991

Lonshot évolution

En 1994, Longshot est limité par à la cavitation qui se forme sur l’extrados de ses foils. Greg parle du mur de la cavitation qui se situe, pour Longshot, autour de 44 nœuds. Pour doper Longshot, le team fait appel à Harold Youngren, un aéro hydrodynamicien Californien, afin de tenter d’éliminer cette satanée cavitation et dépasser les 50 nœuds. Pour améliorer leurs chances de succès, le team dessine un foil au vent différent du foil sous le vent et des ailes rigides de 13.93 m² sont mises en place. Ces ailes sont réalisées, par Larry Tuttle (comme les foils), en Mylar rétractable tendu sur une armature en carbone (11.3 kg chacune). Elles sont calculées pour avoir une efficacité de 10 à 15% supérieure à des voiles classiques. Pour essayer de déposséder Yellow Pages du record qu’il détient en classe C depuis 1993 (46.52 nœuds), le team retourne à Bodega Bay. Malheureusement, après un mois d’essais, l’équipe ne parvient pas à battre le record, mais enregistre tout de même une vitesse de 28 nœuds sur 1 mile. En 1994, Russel Long jette l’éponge et décide de vendre tout son matériel pour 50 000 $ (270 000 F – 41 000 €). Il rejoint le pape des multicoques américains, Dick Newick, dans le sud de l’inde pour apprendre aux pécheurs locaux la construction de trimarans en bois Epoxy.

Longshot, le retour ?

Courant 2007, Greg confie lors d’une interview à XS racing, qu’un important travail est en cours sur les foils et les palpeurs. D’ailleurs, Longhot 1 est remis à l’eau avec ses voiles épaisses, sur le lac Hodges (Californie). Le bateau avait été mis en vente en 1994, mais le bateau n’a sans doute pas trouvé preneur… Lors de ces nouveaux essais, les foils en carbone ont vraiment une faible profondeur (que j’estime de 40% inférieure à celle des foils des années 90 !) et les palpeurs se résument à des plaques spatulées comme des skis !

En 2010, Russel Long, assisté d’une partie du partie team d’origine, se relance dans l’aventure. Après 15 années passées à assouvir d’autres passions, dont la protection de l’environnement (il a travaillé avec les associations Bluewater Network et Friends of the Earth), le voila de retour ! Le bateau est sorti de sa gangue de poussière au cours de l’été 2010 et re-navigue après quelques ajustements et modifications. Les voiles épaisses sont toujours présentent mais le tissus transparent floqué au nom des anciens sponsors, fait place à un Mylar blanc. Les nouveaux palpeurs sont assez étranges et très épais. Leur design en « sabot » est diamétralement opposé à celui testé en 2007. Mais à y regarder de plus près, ce sont les palpeurs « skis » avec des pains de mousse. Les foils semblent aussi différents de ceux testés en 2007. En 2007 ils étaient noirs, brut de carbone, ils sont maintenant blanc et de nouveaux plus long. Il semble que l’équipe étudie la possibilité de revenir dans la course au record du monde de vitesse. Mais ce n’est plus le record de l’Hydroptère qui est à battre mais celui des kites. Le gain théorique de vitesse sera t-il suffisant pour redevenir l’engin le plus rapide à la voile ?

Longshot de retour sur l’eau – photo Jessica Simonson

Remerciements

Greg Ketterman

A suivre : Partie 2, de TFP à TF22 et « produits dérivés »


Jeu « Foilers ! » 13

4 mars 2011

Dans la lignée des "ptits jeux", mais un peu différent, il ne s’agit pas ici de me donner le nom du bateau, cela serait trop facile (en plus c’est marqué en gros sur l’étrave!).

Il faut donc que vous me donniez la question que l’on peut raisonnablement se poser lorsque l’on voit cette image.

Vu qu’il sera interessant d’avoir vos avis sur le pourquoi de la chose en question, je vous invite à répondre directement en commentaire. Et si quelqu’un apporte une preuve du pourquoi, cela comptera pour un point supplémentaire.


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