Après la voix de notre bon Dr Goulu, j’entonne à mon tour le chant de l’appel à contribution !

Vous êtes tous des passionnés d’engins de vitesse, de foils…, vous avez lu des articles, des bouquins, des thèses que sais-je. Vous avez dessiné, étudié, calculé, inventé… Bref vous avez de l’expérience, un vécu, des avis… Pourquoi ne pas rejoindre la confrérie des auteurs du blog “Foilers !” ?

Ok, je vous entends déjà :

“Oui, mais je ne suis pas sur que… et puis je n’ai pas trop le temps… et qui suis je pour ?… ”

Je connais la chanson, je suis passé par là et je suis encore vivant (je me tâte, oui c’est bien moi) ! Et il y a surtout le :

“Un article, j’ai bien une idée, mais après ?”

Et pourquoi, pour commencer, vous ne bidouillerez pas un petit “truc” sur Word sur un sujet qui vous plait et que votre dévoué serviteur se charge de le publier ?

Comme pour les articles sur les Véliplanes et sur le Tétrafoiler et enfin l’avis de Daniel Charles sur la Problématique des bateaux à foils, votre nom sera clairement noté, vous retirerez tous les lauriers de votre travail ! Et après peut être que vous y prendrez goût. Et puis je ne vous parle pas de l’aura qui émanera de votre personne…!

Au fait, pourquoi cet appel ? Par ce qu’il y a beaucoup de choses à dire sur ses engins. Par ce qu’à force de ne lire que des articles de notre bon Dr et de moi même (Fred de Lo), vous allez trouvez que ce blog “tourne en rond”. Il faut des avis différents, des idées différentes, des auteurs différents pour faire la richesse de ce blog.

Alors, qui saute le pas ? J’entends pas bien, qui ça ? ?

Ah enfin, bienvenu camarade !

Nouvel auteur du blog "Foilers !"

PS 1 : ce blog me semble bien masculin, contribution féminine bienvenue !

PS 2 : vous pouvez aussi me contacter par l’adresse mail présente sur mon site

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

De Knaggs à Tisserand

Déjà publié :

1/3 – Les Pionniers

2/3 – De Hook à Ketterman

1 – David Knaggs la voie des antipodes

Voila enfin un système qui n’est pas le fruit de l’agitation des neurones d’un anglais ou d’un américain. Ce système fleure bon un autre pays de grands marins, la Nouvelle Zélande. David Knaggs, a tout d’abord travaillé en 1985 sur un catamaran à foils en V, Flying Tigger, proche dans sa configuration à Mayfly. Ce fut une réussite puisqu’il vola par vent assez faible dés sa première sortie. Malheureusement le bateau était victime de problèmes de ventilation à grande vitesse. La mise en place de fences et des modifications réalisées sur les foils ne permirent malheureusement pas de résoudre ces problèmes. D. Knaggs décida donc en 1986 de réaliser un nouvel engin, un trimaran de 18 pieds, équipé de foil en T et d’un système de régulation bien particulier. David Knaggs réalisa ensuite un nouveau trimaran à foils, plus grand et l’équipa de 2 mâts.

Fonctionnement

Malgré de nombreuses photos transmises par Gary Baigent (photographe, peintre, illustrateur et écrivain Néo Zélandais), je ne suis pas certain que ma tentative d’explication soit exempte d’erreur. Le palpeur de la solution développée par David Knaggs, avait la particularité d’avoir un axe de rotation parallèle à celui du bateau. Alors que beaucoup d’autres systèmes ont des palpeurs équipés d’un pivot perpendiculairement à l’axe principal. Ce palpeur était connecté à un flap situé sur le bord de fuite du plan porteur. Disposé parallèlement au foil, qui d’ailleurs était incliné, il se rapprochait ou s’écartait du foil en fonction de l’élévation du bateau. Quand le bateau était au contact de l’eau, l’angle du volet de bord de fuite était élevé et le palpeur écarté du foil. Le rapprochement du palpeur était lié au poids de celui-ci, qui était moins « supporté » par l’eau. Il est aussi fort possible que le palpeur n’avait pas un profil symétrique mais un profil porteur. Si c’était bien le cas, la diminution de la surface du palpeur par l’élévation de l’engin, devait diminuer sa portance. Il paraît aussi probable que le palpeur ait pu être vrillé pour développé plus ou moins de force en fonction de l’enfoncement… Un jeu d’axes et de tubes métalliques transformait le mouvement du palpeur en mouvement vertical afin de lever ou de baisser un support situé parallèlement à la jambe de force. Ce support était connecté à un axe qui actionnait une tringlerie située à l’intérieur de la jambe de force.

Knaggs Flying Foiler – via Gary Baigent

Knaggs foil system – via Gary Baigent

2 – Samuel Bradfield, la voie Phillips et Shaughnessy améliorée ?

Il semble qu’il faille attendre 1995 pour voir apparaître le système de régulation de l’incidence développé par Sam Bradfield et ses associés d’Hydrosails, Tom Haman et Mike McGarry. Ce système est pour moi, mais j’avoue que je ne mettrai pas mon « foil à couper », basé sur la même idée de départ que celle de Phillips et Shaughnessy. Mais, si c’est bien le cas, Sam Bradfield aurait réussi à trouver le juste équilibre poids / surface du traînard qui permet au système de fonctionner. Samuel Bradfield, fut en début de carrière professeur et chercheur à l’université du Minesota. Au cours des années 60 et 70, il travailla avec ses élèves sur des projets d’engins à foils. Il développa entre autre NF2 (Neither Fish Nor Fowl) qui a détenu le record de vitesse en Class C entre 1978 et 1982. Samuel Bradfield à travaillé sur tous les types de foils, en V, en échelle, pour terminer par les foils en T avec régulation par « traînard ». On lui doit entre autre des engins de « grandes dimensions » équipés de foils en T comme Eifo (25 pieds) ou Scat (37 pieds).

Fonctionnement

Le système est équipé d’un bras/traînard en partie immergé qui de part sa forme, sa surface et sa flottabilité, a tendance à reculer par rapport au foil. Le bras/traînard, est connecté à un volet de bord de fuite. Le décollage de l’engin et donc la diminution de la flottabilité du traînard, occasionne le rapprochement du palpeur avec l’axe de la jambe de force et donc une diminution de l’angle du volet. Et bien entendu, inversement lors de la diminution de la hauteur de vol. Par rapport au système Simmonds, cette configuration permet d’obtenir un système directement couplé au foil.

Windrider Rave – Voiles magazine N° 36 décembre 98

3 – Michael Baranski, un concept proche du « Ketterman »

Ce système qui d’après les maigres informations que j’ai pu trouver, est proche de celui mis au point par Greg Ketterman a été inventé par M Baranski dans les années 90 (parution d’un article en 1997), le palpeur semble être remplacé par une sorte de foil en échelle qui par son enfoncement régulerait l’incidence du plan porteur principal situé en retrait. Testé sur au minimum un engin ce système ne semble pas avoir été largement diffusé.

Fonctionnement

Il semble que par rapport au système Ketterman, le seul important changement soit le remplacement du flotteur par un foil en échelle. Bien entendu d’autres points différaient peut être, comme la possibilité de modifier les réglages en vol ou l’amortissement du système.

Baranski Hydrofoils system - Australian Multihull World Mag N° 37 nov 1997

4 – Claude & Gérard Tisserand, la voie de la sagesse !

Claude tisserand et un des pionniers des voiliers à hydrofoils en France. Il commence ses études sur ce sujet en 1964. En mai 1966 débutent les essais du Veliplane I, trimaran de 4,50 m de long qui atteint 15 nœuds et démontre les possibilités de la formule. Suivent le II et le III réalisées à partir d’une coque de 470. Malgré un bel article dans la revue « Nautisme » en novembre 1966, en France, personne ne s’intéresse à ce type d’engin jusqu’à ce qu’Eric Tabarly essaye en 1976 une maquette très proche de son Veliplane IV. A partir de 1980, faute d’intérêt public, il commence à s’intéresser à une nouvelle catégorie d’aéronefs : les ULM. Après plus de 30 ans d’interruption Claude reprend, avec son frère Gérard, son travail sur les voiliers à Hydrofoils. Ils dessinent et réalisent le Tétrafoiler qui cette fois est équipé de foils en T pour lesquels ils développent un nouveau concept de système de régulation.

Fonctionnement

Voici une nouvelle technique développée au 21ème siècle. Comme quoi, il est toujours possible d’innover ! Par rapport à la majorité des systèmes présentés, la régulation « Tisserand » ne fait pas appel au déplacement vertical d’un palpeur ou d’un traînard… Mais je ne vais pas tenter d’expliquer son fonctionnement ! En effet, Claude et Gérard souhaitent conserver confidentiel leur système de régulation. Je respecte leur choix (même sous la torture je ne donnerai aucun détail sur son fonctionnement !) et je vous laisse donc imaginer la cinématique de cette régulation à partir de la photo ci-dessous et de celles présentées dans l’article sur le Tétrafoiler présenté sur « Foilers ! » ….

Le Tétrafoiler de face V2007 – photo C Tisserand 2007

5 – Et puis aussi…

Gordon Baker

J’aurai aussi pu présenter le système de régulation concocté par Gordon Baker vers 1955 pour son monocoque Monitor, mais il s’agit d’une régulation de l’incidence sur des plans porteurs non complètement immergés puisqu’en échelle. De plus, la régulation n’était pas fonction de la hauteur de vol (puisque régulée par le principe du foil en échelle) mais par les efforts supportés par le gréement. En effet l’étai et le pataras étaient reliés au safran/foil en échelle. Le couple « d’enfournement » supporté par le gréement était transmis au foils arrière qui en changeant d’incidence compensait cette tendance. A l’arrêt, le mat se baladait en avant et en arrière ! De même, il semble que les efforts supportés par les haubans servaient à réguler les foils principaux (6 plans à 45°).

Monitor – Course au Large N°39 juin/juillet 1986

Régulation sans mouvements

Certains engins à moteur Russes tiraient parti de la perte de portance que génère l’arrivée d’un foil près de la surface, pour réguler la portance d’un plan horizontal (lorsque la distance plan porteur / surface est proche de l’équivalent de la corde du plan porteur). Sans autre artifice, ce type de régulation naturelle peut difficilement fonctionner sur un engin dont la vitesse est variable et dont l’assiette est liée à la force encaissée par le gréement. L’université de Warwick en Angleterre a essayé d’améliorer ce système en rajoutant sur leur projet Future Foils, des évents sur la jambe de force, évents connectés à des orifices sur le bord d’attaque de l’extrados. A partir d’une certaine hauteur de vol, un évent puis un second et ainsi de suite auraient aspirer de l’air qui aurait été naturellement « injecté » sur le bord d’attaque afin de limiter la portance. Malheureusement les essais réalisés n’ont pas permis de démontrer l’efficacité de cette piste.

Et les Moth à foils ?

Pour moi, le système qui équipe les Moth, est celui inventé par Simmonds. Les premiers essais de mise en place de foils sur un Moth sont dus au travail de Ian Ward en 1998. Les foils étaient montés en bout d’aile et sur le safran. Il s’agissait de foils en V. Rapide dans la brise, l’engin était complexe, difficile à gréer et à mettre à l’eau et pas très amusant à barrer (trop stable !). Ian Ward aurait alors dès 1999 travaillé et volé sur un bifoiler. Toujours en Australie, Brett Burvill et Marc Pivac en 2000, ont aussi travaillés sur l’architecture « trifoiler ». Enfin en 2002, John et Garth Ilett se sont eux aussi lancés dans l’aventure bifoiler. Une modification de la jauge (violation de la règle « anti-multihull » avec les foils en V montés en bout d’aile), mais aussi un mauvais passage dans les vagues des bateaux équipés de 3 foils ont fait migrer les Moth de trifoiler à bifoiler. Sur certains modèles, la tringlerie a été remplacée par du câble (push – pull). Un système de sandow de rappel permet de s’assurer que la baguette souple revient bien en position (en contact avec la surface).

Brett Burvill sur un Moth avec foils en V en bout d’aile - Seahorse avril 2000

A voir

Très belle vidéo traitant des hydrofoils à moteur réalisé par l’US Navy mais non dénuée d’intérêts (provenance IHS) : Foilborne, the story of U.S. Navy hydrofoil Development

Remerciements

Daniel Charles, Gary Baigent

Sources “Historique des systèmes mécaniques de régulation” de 1/3 à 3/3

• Wings under water – Flight and aircraft engeneer nov 1948
• A new speedboat – Children’s Newspaper 13 avril 1948
• Preliminary investigation of the static and dynamic longitudinal stability of a Grunberg hydrofoil system – NACA 1952
• Get your hydrofoils flight – Yachting world juill 1974 – James Grogono
• Les hydrofoils sont là – Les cahiers du yachting N°196 avril 1979 – Daniel Charles
• L’invention de Gordon Baker – Les cahiers du yachting N°238 octobre 1982 – Daniel Charles
• Faster! Faster! Quest For Sailing Speed – David Pelly 1984
• Icarus the boat that flies – James Grogono 1987
• Australian Multihull World Magazine N° 37 nov 1997 – M Baranski
• Aero-hydrodynamics of sailing second edition – CA Marchaj 1998
• The design and development of a 4.9m hydrofoil catamaran – E.J.C. & G.C.Chapman janv 1999
• Greed for speed – Yachting world mai 2000
• Development of Dinghy Foilers – Dr. Ian Ward mars 2004
• Light Brigade – the New Zealand school of yacht design – Gary Baigent juillet 2006
• Echanges avec Gary Baigent – mai 2009
• The feasibility of hydrofoil craft in the indian environnement – Dr. Leopoldo Rodriquez, non daté
• Site internet de l’International hydrofoil society – www.foils.org/
• + diverses revues, livres et sites Internet

De Hook à Ketterman

Déjà publié :

1/3 – Les Pionniers

1 – L’utilisation sur un voilier

Christopher Hook – Miss Strand Glass & Miss Bosham

Développé par Christopher Hook « himself » vers 1972, Miss Strand Glass était un voilier de vitesse équipé de foils en T asservis. Il était aussi possible d’intervenir manuellement sur le pilotage des plans porteur. Ce bateau a connu, sous le même nom, de multiples variations de configurations. Il ne brilla malheureusement pas lors de ses apparitions à la semaine de vitesse de Weymouth. Il fut victime de problèmes de contrôle de la hauteur de vol et de casses. Malgré de multiples modifications, il fut toujours handicapé par son sur poids. Il se passa même à une époque de son système de régulation pour un pilotage de l’incidence manuel mais il ne décolla jamais réellement. C. Hook travailla aussi sur un second engin baptisé Miss Bosham qui fut brièvement équipé de foils asservis mais sans plus de résultat. Le gréement était de type biplan « auto piloté » et l’engin avait été réalisé à partir d’une coque de canoë.

Proposition de régulation d’un voilier par C Hook - Aero-hydrodynamics of sailing - CA Marchaj 1998

Une des versions de Miss Stand Glass à Weymouth - Yachting world juill 1974

Philip Hansford – Mayfly

En 1974 Philip Hansford, concepteur du génial Mayfly, testa un système de « Hook Hydrofin » sur ce bateau qui était auparavant équipé des foils en V. Le système comportait de petits patins que P. Hansford changea, après un premier essai. Les premiers tests étaient encourageants, malheureusement en 1974 lors de son premier run à la semaine de vitesse de Weymouth, un des foils se brisa alors que le bateau était piloté par Philip Hansford et Andrew Grogono (Icarus). Ce problème était peut être lié au sur poids du deuxième occupant… Philip Hansford remit donc en place son ancien jeu de foils en V et abandonna ce concept, pour Mayfly…

Mayfly de P Hansford en version foil en V – Photo Guy Gurney

Pattison and Wynne – Force 8

En 1976 le système « Hook Hydrofin » est enfin adopté avec succès sur le trimaran Force 8 des frères Pattison. Comme sur les engins de C. Hook, le système de régulation comportait un bras dirigé vers l’avant et muni d’un patin effleurant la surface. Ce bras pilotait le plan porteur via une tringlerie et un système de câbles push pull. C’était un système proportionnel « simple », mais les frères Pattison avaient aussi intégré un réglage manuel (volant), semblable dans sa fonction au « manche » d’un avion : gauche/droite, réglage de l’assiette et tiré/poussé, hauteur de vol.

Force 8 des frères Pattison - Bateaux N°307 décembre 1983

2 – Phillips et Shaughnessy, une nouvelle voie

Pendant que les frères Pattison testent le système Hook, en 1976, Phillips et Shaughnessy travaillent eux un système de « traînard » constitué d’une baguette presque verticale qui pivotait à partir de sa fixation sur la coque. La variation de profondeur d’immersion de la baguette devait fournir « le retour d’information » nécessaire à la régulation de hauteur de vol.

Fonctionnement

D’après les maigres informations que j’ai pu trouver, l’idée était théoriquement la suivante : un bras immergé aurait, en fonction de la hauteur de vol et donc de sa surface immergé, été plus ou moins entraîné vers l’arrière. En vol, la faible surface immergé aurait eu tendance à ramener le bras vers la jambe de force du foil et donc, par l’intermédiaire de la tringlerie et un système de câbles push pull, à diminuer l’angle d’un volet de bord de fuite. Toutefois si en vol la surface diminuait, par contre la vitesse augmentait et par la même occasion la force appliquée au traînard. Normalement un contrepoids devait permettre de remettre en position le traînard et ainsi de contrecarrer l’accélération de l’engin. Mais cela ne semblait pas fonctionner parfaitement. Même si l’essai ne fut pas couronné de succès, il s’agit là, sauf erreur de ma part, d’un des premiers développements de régulation « vers l’arrière ».

3 – Simmonds, un nouveau concept réussi

Vers 1977, Simmonds, hydrodynamicien chez « Southern Hydrofoils Co », développa un système de traînard qui suivait la surface de l’eau et régulait l’incidence d’un volet de bord de fuite. Il le testa sur son classe A Rampage mais qui n’était équipé que d’un seul foil sur une des coques. En 1985 Philip Hansford (voir Mayfly), adopte ce système et le dispose des deux côtés de son trimaran Dot qui deviendra plus tard Philfly. Cette configuration lui permis d’obtenir un engin qui vola dès sa première sortie et qui se révéla extrêmement stable dans toutes les conditions testées. Le fait de ne réguler seulement que l’angle du “flap” lui permettait de diminuer l’échantillonnage de la tringlerie et du palpeur. Plus tard, G.C.Chapman, équipa Bandersnatch (4.9 m), son catamaran, du même type de régulation. Ce catamaran servi de plate-forme de test pour une variété de configurations convergeant finalement à l’utilisation d’un volet de bord de fuite. Bandersnatch fut suivi de Calliope (5,36 m), puis de Ceres (6,15 m).

Fonctionnement

De part la taille du bras et sa position sur l’étrave, ce système s’apparente à un “Hook Hydrofin” à l’envers. Cette fois, le bras est dirigé vers l’arrière et non vers l’avant. La hauteur du palpeur, équipé ou non d’un flotteur, régule l’incidence d’un volet de bord de fuite (deuxième changement par rapport au Hook Hydrofin)

Philfly de Philip Hansford - Livre “Icarus the boat that flies” James Grogono 1987

4 – Greg Ketterman, les hautes vitesses

Force 8 et les travaux de Hook ont inspirés Greg Ketterman mais il a apporté, entre autre, l’idée d’utiliser un système souple permettant d’amortir les mouvements. Greg Ketterman qui est ingénieur en mécanique et architecte naval, a démarré ses recherches sur la régulation des foils en 1981 avec comme but de battre le record du monde de vitesse à la voile. Il a aussi travaillé sur de nombreux engins de loisirs pour le service R&D de Yamaha puis pour Hobie cat ou il travail aujourd’hui. C’est à lui que l’on doit le foils en L. Au cours de sa longue période d’expérimentation il a développé de nombreux engins : maquettes à foils, TF20 (vitesse), TF2 (vitesse), Avocet I II & III (loisirs), Longshot (vitesse), TF3 (vitesse), TFP (loisirs), Trifoiler (loisirs). Avec comme pilote Russel Long, Longshot réalisa un run à 43.55 nœuds à Tarrifa en 1993.

C’est ce type de régulation que l’on retrouvera ensuite sur d’autres engins comme O Paf des frères Durand ou Brest Nautic (foils en U) de M Gahagnon – JB Cunin et Claude Breton…

Fonctionnement

Le centre de gravité de l’ensemble foil / flotteur / bras / palpeur est situé en avant de l’axe de rotation du système. Ces différents éléments sont solidaires (même si le flotteur du palpeur peut être articulé). Le centre de gravité étant situé en avant de l’axe de rotation, le flotteur du palpeur doit théoriquement être toujours en contact avec la surface. La traînée du foil et le bon positionnement de l’axe de rotation par rapport à la résultante du plan porteur, permettent eux aussi de garantir le contact du palpeur avec l’eau. Le décollage de l’engin fait diminuer l’incidence (et inversement), proportionnellement à la hauteur de vol. C’est un système qui, lorsqu’il est maîtrisé, à l’avantage de diminuer les pièces en mouvement. Par contre celles-ci sont plus grandes et les efforts aussi…

Longshot Sainte Marie de la Mer - Neptune Nautisme N° 93 mai 1992

A suivre :

3/3 – De Knaggs à Tisserand

Les Pionniers

Ça m’a pris comme ça, une nuit, je me suis dit : “il faut explorer le gouffre de la régulation” ! J’ai rassemblé le matériel : casque, lampe à acétylène, sac étanche, baudrier, combinaison… Il fallait bien ça, car la descente vers -1930 / – 1940 allait être difficile. Qui le premier à essayer de dompter un foil immergé ? Qui a transposé ce système sur un voilier ….? Qui a ensuite utilisé au maximum de ses possibilités cette technique ? J’ai fouillé dans la glaise, découvert au détour d’un ressaut des informations. Mais j’ai aussi pu loupé une salle, un puit… Difficile, impossible même, de faire correctement le tour de la question. Je vais donc essayer de parler des principaux protagonistes, de ceux qui ont cherché de nouvelles voies ou qui ont marqué les plans d’eau. Alors amis spéléo. de la portance, si vous avez une « topo » plus précise merci de m’en faire part….

Rappel :

L’analyse faite par Daniel Charles sur la problématique des bateaux à foils est une très bonne introduction aux problèmes de régulation et d’amortissement des foils. Si vous n’avez pas eu l’occasion de lire cet article, je vous conseil de faire un petit tour sur cette page…

Les pionniers

Au début du 20ème siècle, les rares engins à foils étaient exclusivement des engins à moteur équipés de foils en échelle ou en V (Graham Bell, Forlanini, Crocco, Tietjens). Ces bateaux naviguaient correctement par mer calme mais étaient confrontés, en plus de leurs problèmes de fiabilité, à un souci de mauvaise tenue à la mer. Deux pionniers, Grunberg et Hook, ont donc séparément travaillés sur la voie de l’incidence variable plutôt que sur celle de la surface variable. Par ce qu’il a réalisé non seulement des maquettes, mais aussi des bateaux à moteur ou à voile, Christopher Hook est souvent cité comme pionnier dans la conception du premier système de régulation des foils immergés. Toutefois un peu avant lui ou en même temps, Wsevolode Grunberg a lui aussi travaillé sur ce concept, c’est vrai avec un peu moins de réussite.

1 – Wsevolode Grunberg

Wsevolode Grunberg, chercheur d’origine russe mais vivant en France a dés 1937 travaillé sur les foils immergés puisqu’en juin de cette année, il publia un rapport sur un système sustentateur auto stable. C’est en France qu’il va tester la mise en place de patins sur une maquette de bateau à moteur équipé d’un seul foil central. Ces patins étaient fixés directement de chaque côté de l’étrave et ne donnaient pas de bons résultats dans le clapot. En 1939 il est invité aux USA par le comité consultatif national pour l’aéronautique (NACA), pour présenter ses idées. Le NACA était fortement intéressé par le par le concept proposé par Grunberg afin d’améliorer l’atterrissage et le décollage des hydravions. Grundberg va donc travailler avec les américains à la conception de maquettes qui seront testées au fameux centre de Langley. Malheureusement, la seconde guerre mondiale va éclater, ce qui va empêcher Grundberg, qui était citoyen étranger, d’obtenir les résultats de ses propres recherches ! Ce n’est qu’après la guerre, après avoir obtenu la nationalité américaine et changé de nom, qu’il pu accéder aux résultats des tests réalisés par les américains et qu’il découvrit que ceux-ci avaient été fructueux. Grunberg devenu Craig Waldemar, travailla ensuite sur le développement d’un « pilotage non mécanique » pour la régulation des foils immergés les bateaux à moteurs. Mais son idée de régulation par patins fut longuement testées sur différents hydravions.

Fonctionnement

L’idée directrice était donc de réguler entièrement la plate forme qui était équipée d’un seul foil fixe. Les patins étaient fixés sur l’étrave du bateau (monocoques) ou de l’hydravion. Cela ne semblait pas fonctionner sur les premières maquettes de bateau. Les résultats était plus satisfaisant sur les hydravions. Ce travail ressemble à celui développé bien des années plus tard par Greg Ketterman (pas de mouvement du plan porteur, pas de volet mobile). Bien entendu, chez Ketterman (qui semble avoir plus étudié Hook que Grunberg : voir son brevet), c’est chaque ensemble foil/flotteur/palpeur qui travail séparément, comme une plate forme, pour faire décoller la plate forme complète…

Preliminary investigation of the static and dynamic longitudinal stability of a Grunberg hydrofoil system – NACA 1952

1 – Christopher Hook

En 1950 Christopher Hook reprend l’idée des patins mais va les connecter directement aux foils. Par rapport au travaux de Grunberg, il va développer un système « foil par foil » et ne pas agir seulement sur la position de la plate forme (qui ne donnait pas de bons résultats sur un bateau), mais sur le plan porteur du foil. Christopher Hook a étudié l’architecture navale et l’aérodynamique en France pendant la seconde guerre mondiale (en zone occupée). Il réussi à s’échapper d’abord à Lisbonne puis au Kenya, où il réalise de nombreuses expériences dans des conditions assez rudimentaires. C’est dans ce pays, à partir de 1942, qu’il construit trois bateaux dans le but de mettre au point un système mécanique de contrôle de l’incidence. En 1945, la guerre terminée, il se rend en Angleterre et propose ses plans à la marine anglaise qui doute de l’intérêt de son invention. Mais lorsque la marine découvre que les Allemands ont réalisés des engins à hydrofoils de 80 tonnes pour la chasse aux sous marins, il est enfin prit au sérieux. Il poursuit donc ses travaux sur 3 maquettes au Royal Aircraft Establishment de Farnborough. Au début des années 1950, C. Hook se déplace aux USA emmenant avec lui son modèle de test. C’est au USA que naissent « Hydrofin », équipé d’une hélice aérienne, puis « Icarus » propulsé par un moteur hors bord.

Modèle d’essai de Christopher Hook testé à Farnborough - Flight and aircraft engeneer nov 1948

Hydrofin de C Hook photo Mark Kauffman – LIFE 05-05-1950

Fonctionnement

Au repos, le volet du plan porteur immergé qui est fixé par l’intermédiaire d’un axe en bas de la jambe de force (fixe), a une incidence importante. Ce plan porteur est relié par l’intermédiaire d’une tringlerie à un patin disposé à l’extrémité d’un bras. Avec la vitesse, la portance augmente, le bateau décolle et le patin, en raison de son poids, « descend » pour suivre la surface de l’eau. Le mouvement du bras, agit sur le plan porteur soit pour diminuer l’incidence et donc la portance, soit pour l’augmenter…

A suivre :

2/3 – De Hook à Ketterman

3/3 – De Knaggs à Tisserand

Posted in Histoire, Physique Tagged: Longshot ]]> http://foils.wordpress.com/2009/06/17/historique-des-systemes-mecaniques-de-regulation-13/feed/ 2 Fred Monsonnec Naca Grunberg Hook model Farnborough Flight 1948 Hydrofin in Life 05-05-1950 by Mark Kauffman Schéma Hook par FM http://foils.wordpress.com/2009/06/09/foilers-hydrofoils/ http://foils.wordpress.com/2009/06/09/foilers-hydrofoils/#comments Tue, 09 Jun 2009 20:07:49 +0000 Fred Monsonnec http://foils.wordpress.com/?p=1121 ]]>

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….

Bon OK, j’avais promis dans un de mes commentaires du jeu n° 5, de proposer une photo d’un engin récent pour le n° 6. La photo ci-dessous ne semble pas des plus jeune, je vous l’accorde.

Il faut que je me méfie, je vire vieux chnok. J’écris cet article depuis un vieux fauteuil dans mon salon, j’ai des pantoufles aux pieds, un chat sur les genoux, la vieille télévision avec tube cathodique noir et blanc diffuse un reportage sur l’histoire des forges d’Inzinzac Lochrist (1860-1966)….!

En cette période calme en nouvelles (heureusement que les Suisses sont là avec Syz & Co et Mirabaud) je suis en manque de profils tip top, sortis de moules carbone spécialement conçus pour passer en autoclave…

Mais ce jeu est aussi une bonne occasion pour ressortir de vieilles images et donc de vieux canots…

Ci-dessous une photo d’un engin à foils (foil babord replié entre les deux bras).

De quel engin s’agit il ?

Quel est son architecte ?

?

Posted in Histoire, Jeu ]]> http://foils.wordpress.com/2009/05/28/jeu-%c2%a0foilers%c2%a0%c2%a0-6%e2%80%a6/feed/ 17 Fred Monsonnec Jeu 6 http://foils.wordpress.com/2009/05/14/le-zerocoque-mirabaud-lx/ http://foils.wordpress.com/2009/05/14/le-zerocoque-mirabaud-lx/#comments Thu, 14 May 2009 15:58:50 +0000 Dr. Goulu http://foils.wordpress.com/?p=1108 ]]>

Thomas Jundt présentait aujourd’hui les innovations récemment apportées à “Mirabaud LX”, illustrées par cette photo spectaculaire :

copyright Pascal Baud / Mirabaud LX

Mirabaux LX a reçu une nouvelle coque, plus planante et permettant de décoller à plus basse vitesse que l’ancienne “tiers de M2″, mais à quoi bon s’encombrer de 45 kg de coque lorsqu’on vole ?

En renforçant le mat et en modifiant le système de palpeur pour éliminer le jeu, Thomas Jundt a achevé la mue complète de son ancien 18 pieds australien “AET” : il n’en reste plus une seule pièce d’origine!

Mirabaud LX est donc désormais un prototype à part entière, prêt pour les grandes courses lémaniques, (Genève-Rolle-Genève et Bol d’Or Mirabaud), mais il va bien sur défendre le week-end prochain son titre au Bol d’Or du Lac de Neuchâtel.

Mirabaud LX  va aussi participer à la “Weymouth speed week” en octobre et tentera certainement quelques records sur le Léman dès que la météo sera de la partie. Aucun doute, on en reparlera sur Foilers bientôt !

Voyez aussi:

• ces deux magnifiques photos en haute résolution de l’engin à pleine vitesse
• Le Communiqué de presse du 14.95.2009 [pdf]

Le champion de Moth Andrew McDougall s’est associé au chantier McConaghy pour créer un Moth à foils ultramoderne de 28kg seulement : le Mach 2. Le site consacré au papillon regorge d’infos intéressantes et de jolies photos.

Parmi les jolies photos, celle de Jean-Pierre Ziegert, heureux propriétaire d’un des premiers exemplaires, immortalisé en plein vol sur le Léman :

Crédit photo : Loris Von Siebenthal – MyImage.ch© – Jean-Pierre Ziegert Flying

Sur le site suisse consacré au Mach2, on le voit aussi aux prises avec un des D35 disputant le Challenge Julius Bär

un peu juste pour passer devant quand même ...

voir aussi “Quand Simon Payne vole à… Mach 2″, Voile & Voliers 11 avril 2009 , avec une magnifique photo de Thierry Martinez, une des plus belles photo de foiler en vol, mais qu’on n’a pas le droit de copier …

Ceux qui hantent les pages de “Foilers !” à la recherche de leur dose de portance, sont habitués à mes articles qui sentent l’odeur des vieux livres. Certains allergiques, à la poussière ou au contenu de mes pages, vont sûrement aller voir ailleurs…

En effet, désolé, cet article va lui aussi sentir la poussière. Cette fois, ce n’est pas seulement celle du papier mais aussi celle d’un garage ou d’une remise. De la bonne poussière tombée sur des pièces qui ont connus la caresse des mains d’Eric Tabarly ! Grâce à Daniel Charles architecte, historien, écrivain, j’ai fais la connaissance de Mariannick Buffard qui travail au sein de l’Association Eric Tabarly. C’est grâce à eux que j’ai pu, mi avril, approcher ce qui reste de la mythique “maquette” de 1976. Celle qui avait fait l’objet d’un de mes premiers articles sur “Foilers !” (Le petit hydroptère d’ET). Daniel (1) a pu, retrouver la trace de cet hydroptère et faire en sorte qu’il puisse être récupéré par l’association en 2003 et entreposé à la Cité de la voile à Lorient.

Eric Tabarly aux commandes devant La rochelle en 1976 – Bateaux juillet 2002

Cité de la voile E Tabarly & l'Hydroptère - Photos FM 2008

Les pièces étaient entreposées chez M. Garnaud, un des principaux concepteurs, depuis la fin des années 70. Depuis 2003, l’association a eu fort à faire avec entre autre sa participation à la création de la Cité de la voile à Lorient. Les pièces récupérées attendent maintenant une possible remise en état. Soit afin que l’engin soit de nouveau apte à naviguer, soit afin qu’il soit exposé.

Avant la mise à l’eau – Photo Bernard Deguy 1976, Course au large juin/juillet 2008

Lorsque avec Mariannick (1) nous avons sortie les pièces de la remise ou elles étaient entreposées, nous avons tout de suite vu combien Paul Ricard, mais aussi l’Hydroptère, étaient des descendants de cet engin. Bien entendu pour avoir étudié les photos de l’engin très longuement, je connaissais ce lien entre les différents engins, mais le fait de voir les pièces devant moi a encore augmenté ce sentiment. La ressemblance des flotteurs avec ceux de Paul Ricard (flotteurs version 2) était évidente.

Pièces de la maquette de 76 – Photo FM 2009

Paul Ricard Arcachon – Photo G Delerm 1983

De même l’architecture générale qui se dessinait (avec un peu d’imagination) n’était pas sans rappeler celle de l’Hydroptère (2).

Foil maquette et sa jambe de force repliée – Photo FM 2009

Foil Hydroptère en cours de montage La Trinité sur Mer – Photo FM 2003

Le safran est une très belle pièce qui dispose à 20/30 cm de sa base, sur le bord d’attaque, d’une pièce en alu oblongue qui semble être le capteur du speedomètre.

Safran et son plan porteur – Photo FM 2009

Moufle de safran, à gauche la barre et son système de réglage par pas de vis – Photo FM 2009

Les pièces sont en assez bon état, elles demandent un bon nettoyage. Suivant l’option prise, navigation ou exposition, les pièces en alu méritent peut être une vérification par un pro. Un des gougeons de fixation flotteur/bras est aussi à remettre dans l’axe et à renforcer…

Pièces récupérées

• les flotteurs en CP (d’une très grande légèreté)
• les foils et leurs jambes de force
• le safran (qui semble se monter sur les ferrures de la coque de Tornado)
• la barre avec son système de réglage de l’incidence
• les fixations flotteurs/bras/foil et la fixation bras/coque
• les petites poutres utilisées pour l’écoute de foc et de GV

Reste à récupérer ou à réaliser

• une coque de Tornado (orange si possible, ou peinture à prévoir !),
• un bras de liaison (profil de mat de fort diamètre non récupéré car difficilement transportable, au moins 8m)
• un gréement, si remise en état pour nav. , un tronçon de mat si transfo. en pièce d’exposition
• une bonne plaque de contre plaqué installée en travers de la coque en guise de “cockpit”
• les fixations des jambes de force sous le bras de liaison à recréer
• des afficheurs de speedomètre et d’anémomètre à retrouver (dépôt vente) ou pièces factices à fabriquer
• pouliage d’écoute et autres petites pièces d’accastillage…

Si vous voulez aller plus loin dans la découverte de ce bateau, je vous conseil de visionner un film d’époque, “Les ailes de la mer” (21 mn), présent sous Dailymotion (conception, réalisation et premières navigations).

Et aussi…

D’autres objets ont aussi été collectés, comme la maquette qui a permis de confirmer les premières mesures en soufflerie et en bassin. On la retrouve dans le film “Les ailes de la mer”, lors de tests réalisés sur un étang (de 2′30” à 3′10” puis de 4′15” à 6′). Elle est présentée sur la photo ci-dessous par un son concepteur, Jean-Henri Garem.

Maquette d’hydroptère présentée par JH Garem – Photo via M Buffard

Ont aussi été récupérés, des documents comme des comptes rendus d’essais ou le devis de poids et de coût de la  maquette  de 6m. Ce document nous renseigne, sur le poids théorique de l’engin : entre 136 et 152 kg. Mais aussi son prix hors taxe : entre 12000 et 19000 fr !

Devis estimatif de la maquette d’hydroptère – Photo via M Buffard

L’avenir

Reste maintenant à savoir quelles sont les priorités et les moyens de l’association qui à déjà fait, et fait toujours beaucoup, pour le maintient en état des bateaux d’Eric Tabarly.

Quelque soit la solution choisie, la remise en état permettrait d’obtenir une formidable pièce d’exposition (agrémentée d’autres objets et documents). C’est un très beau symbole du côté visionnaire d’Eric Tabarly. Si elle est apte à naviguer, quoi de plus beau que de la voir croiser devant la Cité de la Voile, à un jet de touline des Chantiers de La Perrière qui ont fait naître les Pen Duick III, IV et V. A deux enjambés de la Voilerie Tonnerre (maintenant reprise par Incidence) qui a fait la garde de robe de presque tous les bateaux sur lesquels Eric Tabarly a navigué…

J’ai proposé mes services, si d’aventure ma petite expérience des foils et de la “construction navale” pouvait leur être utile pour la remise en état de ce bel engin.

A suivre…

(1) Vous avez remarqué le “Daniel” et le “Mariannick” bel exemple de “name dropping”, genre on est pote et j’espère que leur aura va rejaillir sur moi !

(2) Les bons observateurs auront remarqués que le foil de la maquette montre au premier plan le bord d’attaque et la photo du foil de l’Hydroptère le bord de fuite…

Posted in Histoire Tagged: Tabarly ]]> http://foils.wordpress.com/2009/04/29/le-petit-hydroptere-d%e2%80%99et-suite/feed/ 3 Fred Monsonnec bateaux-530-juillet-2002 cite-de-la-voile-photo-fm-01-08 cal-30-p31 differentes-pieces-maquette-hydrop-73-photo-fm-04-09 paul-ricard-arcachon-83-par-gd-22-11-05 foil-maquette-hydrop-76-photo-fm-04-09 montage-hydrop-photo-fm-09-03 safran-maquette-hydrop-76-photo-fm-04-09 moufle-maquette-hydrop-76-photo-fm-04-09 maquette-preliminaire-jean-henri-garem devis-prix-et-poids-maquette-76