L’alphabet du foil

26 octobre 2014

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

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

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

Pour chaque type de foil, vous retrouverez :

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

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

1 – Foil en E !

Historique

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

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

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

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

Portance

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

2 – Foil en V

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Trimama, Paul Ricard, Ker Cadelac 2

Sur les hydrofoils

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

Icarus, Mayfly, L’Hydroptère …

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

Portance

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

3 – Foil en T

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

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

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

Sur les hydrofoils

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

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

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

Portance

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

4 – Foil en Y

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

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

Sur les hydrofoils

Pas d’utilisation connue

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

Portance

Ces foils s’auto régulent en diminuant leur portance en se rapprochant de la surface. La forme en Y permet de réaliser une régulation « souple » ce qui n’est pas le cas avec des foils en T qui décrochent d’un coup lorsque le profil ventile. Autre point intéressant, l’augmentation de l’angle formé par chaque 1/2 plan porteur et la jambe de force (angle supérieur à 90°), doit limiter les interférences entre la portance des 1/2 plans porteurs et celle de la jambe de force qui est aussi soumise à la dérive. Ce type de foil permet, à une certaine vitesse, de décoller le flotteur sous le vent au dessus de l’eau et de garder la coque centrale en contact avec la surface.

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

5 – Foil en L 1.0

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

Les trifoilers, Sylphe de Tadeg Normand

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

Portance

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

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

6 – Foil en U

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

Skid, Brest Nautic, différentes versions de Loisirs 3000.

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

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

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

7 – Foil en O

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

O PAF

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

Portance

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

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

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

Surface antidérive

Voir ci-dessus

Avantages

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

Inconvénients

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

8 – Foil en C

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

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

Sur les hydrofoils

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

Enya 3, Classe A de Raphaël Censier

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

Portance

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

9 – Foil en J

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

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

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

10 – Foil en L 2.0

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

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

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

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Sur les hydrofoils

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

Certaines versions des AC 72, Flying Phantom !

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

Portance

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

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

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

Surface antidérive

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

Avantages

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

Inconvénients

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

11 – Foil en S

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

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

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

Sur les foilers et multicoques à foils d’appoint

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

Alingui 5

Sur les hydrofoils

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

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

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

Portance

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

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

Surface antidérive

Fonction de l’enfoncement.

Avantages

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

Inconvénients

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

12 – Tableau récap.

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

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

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

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

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

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

13 – Petit glossaire

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

Z

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

Δ Le Delta prolongé !

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

15 – Fin

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

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


Morceau choisi d’Alinghi 5

21 février 2010

En me promenant cette après-midi dans ma bonne ville de Genève, quelle ne fut pas ma surprise de découvrir ça :

Oui, il s’agit bien d’un des mystérieux dérives/foils courbes qu’on a vu au dévoilement d’Alinghi 5. La pièce est marquée « entrée libre » car elle est placée à l’entrée de l’exposition « D’Altaïr à Alinghi – La saga des multicoques du Léman » à voir à l’espace SIG du Pont de la Machine jusqu’au 25 mars.

Voici ce qu’on peut lire sur la plaque à côté de la chose:

Dérive d’Alinghi 5. D’une longueur de huit mètres pour un poids d’une demi-tonne, la dérive en « S » d’Alinghi 5 propose une géométrie variable en fonction des conditions météorologiques. Entièrement immergée par vent faible, elle offre ainsi un plan antidérive maximal. Puis, lorsque la brise – et la vitesse – augmentent, la dérive est partiellement relevée et la poussée devient plus verticale, ce qui permet de soulager les coques et d’augmenter  la vitesse. La dérive a donc la forme d’un « S » par vent faible, et d’un « C » lorsque la vitesse augmente. Une grande partie du poids du voilier – environ 15 tonnes – repose sur cet appendice construit en fibre de carbone. »

Info « grand public » donc, mais on aurait bien aimé savoir pourquoi Alinghi ne l’a pas utilisée en course… Ceci doit cependant intéresser quelqu’un car un morceau du bord d’attaque a carrément été scié de façon assez barbare d’ailleurs, ce qui ma permis de photographier ses tripes de carbone (désolé, c’était avec mon téléphone portable…) :

J’ai pris encore deux photos : celle ci, et celle là. Comme ça il restera quelque chose de ces pièces impressionnantes  qui n’auront servi que quelques heures…


33ème couse de l’America, « Réflexions » par Daniel Charles

13 février 2010

Hier, était un jour un peu spécial dans le monde de la voile. Mon ami* Daniel Charles**, m’a transmis sa vision de ce premier jour de course. Je ne résiste pas à vous la transmettre. Elle est en anglais, sûrement réalisée pour un interlocuteur situé bien loin de notre hexagone. Certains, comme moi, sont assez peu doués dans le maniement de la langue de Shakespeare. J’ai essayé de traduire ce petit texte en français, en essayant de rester proche des idées de Daniel (enfin, dans la limite de mes capacités !).

Commentaires sur cette très intéressante vision, bienvenus…

Daniel Charles, Golden Oldies Trophy 2009, Prao D Kergomard - photo F. Monsonnec 06-2009

« Réflexions » par Daniel Charles

The end of the America’s Cup and of yacht design as we know

To-day’s first race in the 33rd America’s Cup was a milestone in many ways.

First of all, there were some incredible records established. When I was a kid, the record of VMG to windward was some 10.8 kts (if my memory’s correct) established in 1937 by the (super) J-Class Ranger –and this was deemed an unbeatable maximum! Today, USA did 15 knots, which is unheard of (C-Class cats do between 12 and 13).  Then there is this upwind/downwind 40 mille course thrashed in some 2h 30min, at an average of 16kts as the bird fly, and probably 22 kts on the bottom: it doesn’t look much compared to some 24h oceanic runs downwind, but this was done in a 7-kts whisper of a breeze. In other words the boats were constantly sailing at three times the speed of the wind -hard to believe even when you see it.

Beyond these amazing feats, today’s race is a turning point in America’s Cup and in yachting history. The Cup was designed as a design competition, a test of design skills, as it had been during this legendary race of August 22, 1851. Well, such races are condemned now. Spectators may remember that today a trimaran vanquished a catamaran, but this is wrong: hulls and yacht architecture had nothing to do here. What happened today is that a rigid foil triumphed over a soft rig. In the future, the platform design –the very root of the America’s Cup!- will become secondary, a side issue compared to the problems of designing the “engine” (the rig) and the “tires” (the foils). The hull designer, once the star of the show, will be reduced to the rôle of subcontractor (as is already the case in superyacht design). Sic transit…

« Traduction ! »

La fin de la coupe de l’America et de la conception des bateaux telles que nous les concevons.

Ce premier jour de course de la 33ème coupe de l’America était une étape importante pour plusieurs raisons.

Tout d’abord, il y a eu plusieurs incroyables records d’établis. Quand j’étais enfant, le record de VMG au vent était d’environ 10.8 noeuds (si ma mémoire est bonne). Record établi en 1937 par le (super) Class-J Ranger. Et ce record semblait, à l’époque, imbattable ! Aujourd’hui, BMW Oracle a réalisé un VMG de 15 nœuds. Quinze noeuds qui sont tout simplement inouïs (les catamarans Class C de la Petite coupe de l’América, sont capables de VMG entre 12 et 13 noeuds). Mais, il y eu cette course de 40 milles (avec montée et descente au vent), gagnée en 2 heures et 30 minutes, à une moyenne de 16 nœuds à vol d’oiseau et probablement 22 nœuds sur le fond. Cela ne semble pas beaucoup, comparé aux vitesses atteintes par les engins de course au large. Mais ce record a été battu par une brise de 7 noeuds. Autrement dit, les bateaux naviguaient constamment à trois fois la vitesse du vent. Difficile à croire même quand vous le voyez.

Au-delà de ces exploits étonnants, la course d’aujourd’hui est un tournant dans la coupe de l’America et dans l’histoire du yachting. La coupe a été conçue comme une compétition architecturale. Un test de compétences, d’outils de conception, comme elle l’avait été pendant cette course légendaire du 22 août 1851.

De telles courses sont condamnées maintenant… Les spectateurs peuvent se rappeler qu’aujourd’hui un trimaran a vaincu un catamaran, mais c’est faux : les coques et l’architecture navale ni étaient pour rien ! Ce qui est arrivé aujourd’hui (12-02-10, note du traducteur ! ), c’est qu’une aile rigide a triomphé d’un gréement souple. A l’avenir, la conception de plate-forme – la « racine » même de la coupe de l’America ! – deviendra secondaire. Une question secondaire comparée aux problèmes liés au dessin du « moteur » (le gréement)) et « des pneus » (les foils). Le designer de coque, auparavant la star du spectacle, sera réduit au rôle de sous-traitant (comme c’est déjà le cas pour le dessin de super yacht)….

* Une nouvelle fois, remarquez le « Mon ami », j’essaye de briller autrement que par mon talent : à la lumière de celui des autres (joke) !
** Daniel Charles : journaliste, écrivain, historien, analyste… que j’ai déjà eu l’occasion de citer dans l’article Foilers-hydrofoils


La Coupe de l’America bientôt sur foils ?

11 octobre 2009

« Combat de coques » est un très bon article paru dans Le Temps. Il présente le conflit entre Alinghi et Oracle comme un affrontement entre deux visions très différentes de ce que devrait devenir la Coupe de l’America.

La situation est paradoxale : c’est Oracle qui a défié Alinghi sur des multicoques géants, mais Russel Coutts défend la Coupe en monocoques:

« Ces bateaux ne sont pas faits pour du match racing. Ils sont plus adaptés à de la régate en flotte parce qu’ils virent moins bien. Pour du match racing – et la Coupe de l’America, c’est ça – il faut un voilier plus combatif et plus manœuvrable »

Resté chez Alinghi, son (ex?)  pote Brad Butterworth a une position inverse:

« Nous avons milité pour une épreuve à plusieurs et à coûts réduits, et l’on se retrouve à se quereller à deux… Si nous gagnons, je pense que nous continuerons en multicoque. Je me battrai pour ça. »

Et Ernesto Bertarelli fait plus que le soutenir :

« On est heureux. Je m’éclate à barrer Alinghi 5 et toute l’équipe prend un pied fou avec ce nouveau bébé. Quoi qu’il arrive en février prochain, je ne regrette pas d’avoir construit ce bateau. C’est une aventure extraordinaire et on est contents de la vivre. Il y a une énergie positive qui vient, je pense, du fait qu’on est dans le juste. La voile de demain, c’est la vitesse. On veut voler. On le voit avec l’Hydroptère. Alors pourquoi revenir en arrière? »

en fait, Alinghi 5 a déjà volé !

en fait, Alinghi 5 a déjà volé !


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