Foilers et trimarans à foils d’appoint 2/2

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

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

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

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

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

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

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 en avant, 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 ?

Estimation de l’évolution du nb de projet d’engins à foils – F Monsonnec 02-14

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

Foil IDroptère par VPLP 2012

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

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 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 – 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 ?