Alinghi, avec ou sans foils ?

Petit à petit, la bête qu’Alinghi prépare pour combattre Dogzilla devient de moins en moins secrète. Mais cette bête aura-t-elle des foils ?

Des vues d’artistes montre un cata muni de dérives mais on peut faire confiance dans l’équipe de Ernesto Bertarelli et pour nous “enfumer” ! L’animal, qui a été dessiné par Rolf Vrolijk et un design team coordonné par Grant Simmer, pourrait utiliser des appendices sustentateurs….

L’utilisation de foils permettrait de résoudre les problèmes de stabilité longitudinale que va générer un catamaran aussi large. Les résultantes de ces possibles foils en V se trouveraient bien plus proches de l’axe de l’engin. Ce qui permettrait, à mon humble avis, un meilleur pilotage du bateau que des dérives sur les flotteurs qui risquent d’accentuer l’effet “rail” de ce cata très large. De plus, certaines photos de Carlo Borlenghi, montrent la présence d’ouvertures à l’intérieur des coques (en avant du bras central), qui pourraient servir de fixation à des foils. Ces ouvertures pourraient tout simplement être des trappes réalisées pour l’assemblage bras/coques… Mais il faut pour moi une très bonne raison pour créer ce type d’ouvertures au risque de rejouer l’histoire “Team Philips“ (casse des flotteurs) et je ne suis pas certain que la fixation de la poutre en soit une ! Sur d’autres images, ces ouvertures sont “masquées”.

Mais peut être que je prends mes désirs pour un début de réalité !!?? L’équipe n’est pas très diserte sur son bébé, mais elle laisse entendre que des modifications sont prévisibles… Elle annonce entre autre un “concept plus innovant” que le trimaran de BMW Oracle. Dans aucune interview, l’équipe ne tranche sur la présence ou non de foils et semble même plutôt orienter son discours vers l’adoption d’un gréement particulier (Rolf Vrolijk) : “…ce qu’on peut gagner en vitesse au niveau des coques sera moins important au final que le gain produit grâce au développement du gréement et des voiles …” Mais que ce soit pour le gréement (2 mâts, voiles épaisses…?) ou pour les appendices, il reste peu de temps à Alinghi pour mettre au point cet engin, puisque l’affrontement est prévu en février 2010.

La mise à l’eau avec hélitreuillage par un appareil russe, est prévue mercredi prochain,  le 08 juillet et les premiers essais le 12.

Alors, foils ou pas foils ? A suivre…

Catamaran Alinghi, estimations

• Longueur coques: 27,40 m (90 pieds).
• Largeur: env. 23 m.
• Hauteur du mât: env. 50 m
• Grand voile: + de 500 m2.
• Solent: + de 250 m2.
• Poids: 18 à 20 tonnes.
• Nombre d’équipiers à bord: entre 18 et 23 marins.
• Architectes: Rolf Vrolijk et l’équipe du design team d’Alinghi
• Consultants: Nigel Irens – Benoît Cabaret, Alain Gautier.

Photo de Carlo Borlenghi pour Alinghi

Foilers, hydrofoils…

Au cours de mes échanges avec Daniel Charles (architecte, historien, analyste…), Daniel m’a gentiment envoyé son analyse de la problématique des bateaux à foils. Je comptais utiliser cette très intéressante vision de la question comme préface-introduction d’un article que je prépare sur les systèmes de régulation des foils immergés. Mais après réflexion, ce texte mérite un article à lui tout seul.

Foilers, Hydrofoils par Daniel Charles

Deux difficultés fondamentales

Toute la problématique des bateaux à foils découle du fait que deux difficultés fondamentales sont souvent ignorées :

1 – Lift-drag bucket

Il faut que chaque foil reste dans le fond du “seau”. Ce “seau” (lift-drag bucket, pour lui donner son nom complet) est la courbe que décrit, pour toute la gamme des angles d’attaque, le rapport portance/traînée d’un foil. Jusqu’à 3-4° d’incidence, le foil crée de la portance sans pénalité de traînée; soudain, la courbe monte presque à la verticale : au-delà de 4-5° d’incidence, le foil crée de la traînée presque sans bénéfice de portance. Rester au fond du seau est impératif pour les performances. En d’autres termes, la fourchette d’utilisation du foil est extrêmement étroite – disons 4°- alors que l’assiette des bateaux sur lesquels les foils sont attachés varie bien au-delà de cette fourchette : les variations d’assiette au tanguage peuvent être, dans les vagues, de 10-12° pour un grand bateau à 25° pour un Class C ! Dès que l’on a l’ambition de naviguer ailleurs qu’en mer plate, une régulation de l’angle des foils est donc absolument nécessaire. certes, on peut s’en passer et on développera le plus souvent la portance nécessaire, mais au prix d’une traînée importante, qui imposera plus de voile, plus de stabilité, plus de traînée, et ainsi de suite… ce qui nous amène au second point.

2 – Suspension – régulation

Par nature, un foil doit produire, de manière dynamique, la même portance qu’un flotteur en produit grâce à la poussée d’Archimède – sauf que le foil concentre cette portance sur quelques “points durs” assez rapprochées, alors que l’effort d’un flotteur est réparti sur une plus grande distance. En même temps, la portance d’un foil croît très rapidement (grosso-modo au rythme de 7 à 10% par degré d’incidence, ce qui peut être obtenu en 1/10è de seconde), celle d’un flotteur augmente de manière très progressive. Le résultat est une augmentation de la fatigue du matériel, et donc une diminution de la fiabilité. Pour contrecarrer ce problème, on a le plus souvent été amené à créer des structures très solides, mais donc très lourdes – ce qui n’a pas empêché les foilers comme les hydrofoils purs d’accumuler les avaries. Personne n’imaginerait partir sur une voiture dénuée de suspension -or c’est, au fond, le problème de la majorité des bateaux à foils. Les seuls qui n’ont pas eu de problème de fiabilité employaient tous un système de régulation de la portance des foils, qu’il s’agisse du système à palpeur de Hook, de celui de Baker ou du plus ancien de tous, Homo Sapiens V1, qui joue sur la rapidité d’intervention du barreur et fait merveille en Moth (mais est inapplicable offshore sur de longues distances). L’Hydroptère n’a commencé à marcher convenablement que lorsqu’il fut équipé d’un système d’amortissement, cqfd.

La trainée

Stabiliser un bateau par foils, voire le faire voler, est très facile. On peut faire voler un hydrofoil dès trois noeuds (je l’ai fait!), mais ce n’est pas parce qu’on vole qu’on va vite. Sur papier, les foils sont imbattables parce qu’ils ont un rapport portance trainée de 0,015-0,02, alors que le meilleur rapport portance traînée que puisse fournir la poussée d’Archimède est 0,2. Dans la pratique, un foil qui perce l’eau, ventile et fait des vagues se retrouve vite dans la fourchette 0,15-0,25, la même que la poussée d’Archimède -mais avec un surcroît de poids du fait de la concentration des efforts. En terme de rapport portance/traînée réel, le système le plus compétitif est incontestablement l‘HYSWAS, il est vrai stabilisé par foils immergés commandés par ordinateur….

Le facteur d’échelle

Enfin, les hydrofoils sont victimes d’un problème d’échelle, qui profite au contraire aux bateaux archimédiens. Sur ces derniers, grandir est un avantage, parce que si l’on double la taille, la voilure sera multipliée par quatre (le carré) alors que la stabilité (qui dépend du volume et du poids) sera multipliée par huit (le cube); en d’autre termes, sur les bateaux archimédiens, la stabilité coûte de moins en moins cher en termes de performances au fur et à mesure que la taille augmente. Sur les hydrofoils, au contraire, on n’a pas cet effet d’échelle: si l’on double la taille du bateau, la surface de voilure sera multipliée par quatre, et la surface des foils (et leur portance) aussi. Il n’y a pas d’avantage à faire “grand” (et pas mal d’inconvénients, à cause des problèmes structuraux). A cause de cela, la Mini-Transat serait un bien meilleur terrain d’expansion pour les hydrofoils de mer que les 60′. Faut-il rappeler que, en quinze ans, l’Hydroptère n’a pas réussi, malgré tous ses efforts et un budget considérable, à établir un seul record significatif au large….

Jeu “Foilers !” 5

Vais-je arriver à coller les lecteurs de “Foilers !” ?

Ci-dessous une photo d’un engin à foils. De quel engin s’agit il ?

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Jeu “Foilers !” 4

Rappel des précédents jeux et vainqueurs :

• Jeu 1 – Williwaw de Dave Keiper – GG de Bordeaux
• Jeu 2 – Macquarie Innovation – GG de Bordeaux
• Jeu 3 – Foilers T3 – Satya

J’avais promis de faire “moderne” mais vu que les lecteurs de “Foilers !’ sont des bêtes, je fais ce que je peux ! Là, je ne pense pas que ce sera difficile, mais comme c’est un engin particulier qui mérite d’être “remonté à la surface”, j’en profite.  A vos claviers…

Ci-dessous une photo d’un engin à foils.

De quel engin s’agit il ? Quel est son architecte ?

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Oui, il s’agissait bien de D Costes et de l’Exoplane (bravo GG).

Ci-dessous un petit article qui montre les difficultés rencontrées par D Costes pour imposer ses idées pourtant assez bonnes…

Bateaux N°295 p118 déc 82

Le Tétrafoiler : du nouveau dans les hydrofoils

Enfin la “suite” des articles “Les Véliplanes de C. Tisserand, ces méconnus ! 1/2 & 2/2″, voici 30 ans après le Véliplane IV et ses ailes rigides, la dernière création à foils de Claude Tisserand et de son frère Gérard.

Par Gérard et Claude Tisserand

A l’heure actuelle, les voiliers à hydrofoils n’ont pas encore donné toute leur mesure, et ce en dépit des réels progrès apportés par les travaux d’Alain Thébault (Hydroptère), Greg Kettermann (Longshot), Sam Bradfield (Rave) etc. En effet, un certain nombre de problèmes et de servitudes affectent les foilers actuels qui restent très peu nombreux car à la fois coûteux et peu pratiques à l’emploi).

Nous avons essayé de construire un bateau qui ait moins d’inconvénients et plus d’avantages :

• si possible, qu’il ne soit pas trop onéreux et relativement simple à construire,
• qu’il puisse replier ses foils et aller jusqu’à une plage,
• qu’il ne soit pas nécessaire de le piloter, même transitoirement,
• que ses performances soient égales ou supérieures à celles des autres foilers.

Et enfin, chose assez peu envisagée jusqu’à présent, qu’il soit capable, dans une version très agrandie, d’affronter des parcours transocéaniques, seule caractéristique qui peut le faire sortir du domaine de l’engin de records pour eaux protégées .

Pour cela notre démarche est la suivante :

1 -  A l’inverse des solutions tripodes (Véliplane, Hydroptère, Trifoiler etc.), bipodes (Moth), voire monopodes que l’on a pu voir ça et là (toutes solutions qui n’assurent pas, loin s’en faut, un maximum de stabilité), nous avons adopté une géométrie analogue à celle d’une automobile (par opposition au tricycle, bicycle, monocycle !), soit quatre foils aux quatre coins d’un catamaran, ce qui procure un polygone de sustentation maximal et évite les changements d’axe sous les poussées latérales.

2 -  Les hydrofoils sont entièrement immergés, ce qui assure un rendement optimal mais impose un système sophistiqué de contrôle de l’immersion. Ce contrôle est assuré par les foils avant, eux-mêmes asservis par un système de palpeurs verticaux qui sont insensibles aux irrégularités de la surface et sont auto-amortis car ils agissent en fonction du volume d’eau traversé.

3 -  Une fois les réglages faits, on ne s’en occupe plus mais “l’altitude de vol” peut être ajustée en fonction des conditions de mer, en agissant sur un petit “manche à balai”.

4 – Du fait de cette disposition, il y a peu ou pas de porte-à-faux et une largeur normale du catamaran, donc des efforts raisonnables permettant une bonne solidité pour un faible coût.

5 – Le système exclusif de contrôle gère aussi bien le niveau de navigation que la gîte et le foil au vent peut passer en incidence négative, ce qui améliore grandement la stabilité.

6 – Les implications de cette disposition sont doubles :

• sur le coût : il suffit de se procurer un cata existant ou déclassé, et d’y rajouter les quatre foils ce qui revient beaucoup moins cher que de réaliser tout un bateau entièrement nouveau.
• sur la sécurité : il n’y a pas à s’occuper de la gestion des foils, entièrement automatique. Si le temps le permet, on fonce sur les foils.  Si ce n’est plus possible, on neutralise les foils, et le cata redevient un cata ” normal ” (pour peu que l’on ait conservé une dérive suffisante). En cas d’avarie grave - foil arraché par exemple – le bateau reste toujours un cata (qu’il était au départ), et peut encore naviguer et rejoindre un port.

Le Tétrafoiler sur la plage V2007 - photo C Tisserand

Le Tétrafoiler de face V2007 – photo C Tisserand

Le Tétrafoiler de côté V2007 – photo C Tisserand

Le Tétrafoiler de l’arrière V2007 – photo C Tisserand

L’engin réalisé en 2006 a les caractéristiques suivantes :

• longueur : 4,7 m
• largeur (hors foils) : 2,6 m
• poids : 80 kg
• voilure : 13,6 m2
• décollage : à 10 nœuds avec 10 nœuds de vent

Après simplification système de relevage et de réglage d’altitude :

Le Tétrafoiler de côté V2008 – photo C Tisserand

Nouveau record sur terre

Greenbird, piloté par Richard Jenkins a atteint hier 202.9 km/h (126.1 mph, soit 109.6 noeuds) et battu le record de vitesse à la voile sur terre détenu depuis 1999 par Iron Duck.

Greenbird devient ainsi l’engin à voile le plus rapide toutes catégories. Il semblerait en effet que le record sur glace à 230km/h de 1938 soit suspect car les engins les plus modernes n’ont atteint “que” 135 km/h (84 mph, 73 noeuds) sur glace. Greenbird a tenté de battre ce record cet hiver, et va encore s’y attaquer

Leur blog donne plus d’infos sur les conditions du record et permet de se tenir au courant des prochaines tentatives.

Jeu « Foilers ! » 3…

Qui battra GG, le killer Bordelais déjà victorieux du jeu n° 1 & 2 ?

Bon, je sais, ce n’est pas un canot très récent. Promis je ferai dans le “moderne” pour le jeu n°4 !

Mais il fallait bien faire plus difficile. Bien entendu, je lâcherai quelques indices si vous en avez besoin…

Ci-dessous une photo d’un engin à foils.

De quel engin s’agit il ? Quel est son architecte ?

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Bravo Satya, voila la confirmation de ta réponse :

Foiler 680 - photo FM mars 2009

Foiler 680 plan Michel Fortin sorti en 1983. Bateau qui d’après ses propriétaires marche plutôt bien sauf au près. Les foils sont fixes. Par contre, il semble que la construction était légère. Il s’échoue à plat (il se pose sur la coque et les foils) et naviguerait « aussi vite que le vent »… Voir aussi sur le forum « Hisse et oh » une discussion sur ce bateau.

Revue Bateaux n° 408 mai 1992

Jeu “Foilers !” 2…

Rappel :

Pour vous faire patienter entre 2 articles, je vous propose un petit jeu qui sera reconduit si vous lecteurs/visiteurs m’encouragez à le faire ! Que gagne t’on ? Rien bien entendu ou si : le plaisir d’avoir trouvé ! Alors, les foilomaniaques, les hydrofoiloliques… des réponses ?

Après la très belle victoire de GG le Bordelais en 1 heure et 24 mn (GG 2 points), voici un nouveau challenge assez facile (une nouvelle fois).

Ci-dessous une photo d’une partie d’un engin. De quel engin s’agit il ? Quel est son architecte ?

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Les aero-hydrofoils de Bob Imhoff

Dans un récent commentaire sur Bernard Smith, Gurval a signalé cette video où l’on voit dans les dernières secondes un modèle réduit très intéressant :

C’est l’oeuvre de Bob Imhoff, un californien qui suit clairement les traces de Smith, comme on le voit sur cette page dont voici la traduction :

J’utilise le terme “Aero-Hydrofoil” pour montrer que mon travail dérive de celui de Bernard Smith, et comme reconnaissance envers Mr. Smith pour son incroyable travail. Il a probablement fait plus que quiconque pour stimuler l’innovation dans la voile.

Mon premier prototype avait de bonnes caractéristiques sous voile à toutes les allures.  Malheureusement, je n’ai jamais eu assez de vent lors des tests pour le faire décoller sur les foils. Il aurait démontré une bonne vitesse  puisque les foils ont été réutilisés sur le second prototype qui a fait des runs impressionnants. Mais comme je n’ai mesuré ni la vitesse du bateau ni celle du vent, je n’ai aucune prétention.

Ces prototypes ont vérifié ce que j’avais déjà appris avec des modèles réduits : que j’ai réussi a aligner les forces s’exerçant sur le bateau de façon à ce que le vent quelle que soit sa force ne puisse le renverser, qu’il y ait quelqu’un à bord ou non.  ca signifie qu’il ne peut pas chavirer sous l’effet du vent. Il peut bien sur heurter quelque chose de solide ou une grosse vague et chavirer, mais je considère ceci comme une erreur de pilotage, pas comme un problème de conception

je travaille actuellement sur un troisième prototype avec ce cahier des charges:

• il transportera 2 personnes
• le vent ne peut le chavirer (comme dit ci-dessus)
• il sera léger. Le prototype actuel pèse 77 kg.
• il ne restera jamais “planté vent debout” (”caught in irons“)
  
• il sera rapide. Comme mes pièces sont assez brutes et que je n’aurai que 9.3m2 de voile, il faudra 15 noeuds de vent pour décoller. La surface de voile sera augmentée plus tard. Pour l’anecdote, mon second prototype avait 21m2 de voile mais j’obtiens des performances égales voire supérieures avec mon prototype actuel
• il pourra naviguer dans 46 cm d’eau et pourra “beacher” selon la configuration des foils
• il sera équilibré : en fixant la barre il restera sous son allure par rapport au vent

Ce que je vise est un petit engin de plage qui pourra être produit très bon marché. Il pourrait emmener 2 personnes, peser moins de 90 kg, atteindre facilement 25 à 30 noeuds et pourrait être mis à l’eau en 10 minutes, et pourrait être transformé en char à voile ou en iceboat en remplaçant simplement les hydrofoils par des roues ou des patins.

Une version plus grande pourrait être un bon croiseur habitable, ou un engin de course.

le projet a seulement été ralenti par le manque de financement, donc il progresse relativement lentement.

Bob Imhoff a déposé un brevet pour un “Aero hydrofoil sail boat“ en 1992 (répertorié dans les Références) et cherche des partenaires industriels et financiers.

Pour suivre ses travaux relativements discrets sur le web, consultez le blog “Speedtech” de Bob(sans flux Rss…) et son site.

Jeu “Foilers !” 1…

Pour vous faire patienter entre 2 articles (période calme pour la vitesse et le foileries), je vous propose un petit jeu qui sera reconduit si vous lecteurs/visiteurs m’encouragez à le faire !

Ci-dessous une photo d’un engin à foils.

De quel engin s’agit il ? Quel est son architecte ?

Je commence par quelque chose qui me semble facile pour tâter le terrain…

Que gagne t’on ? Rien bien entendu ou si : le plaisir d’avoir trouvé !

Si ce jeu devait avoir une suite, nous pourrions imaginer un classement par point. Mais nous n’en sommes pas là…

Alors, les foilomaniaques, les hydrofoiloliques… des réponses ?

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