Historique des systèmes mécaniques de régulation 2/3

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