Visite de l’Hydroptère

Durant sa tournée de représentation, j’ai été invité, par l’entreprise ayant instrumenté l’Hydroptère et l’Hydroptère.ch, à une petite visite. Le bateau était de passage sur Bordeaux, ou il y avait ce jour-là un salon du vin (avec un stand Lanson, un des sponsors).

Je ne reviendrai pas sur le bateau de manière générale, qui est bien décrit dans une foultitude d’articles, mais plus sur certains points particuliers.

L'hydroptère à Bordeaux - photo XL

Sur deux pattes

La navigation sur un seul foil : C’est une phase transitoire, néanmoins stable. Lorsqu’il n’y a pas assez de vent pour foiler, l’équipage descend seulement le foil sous le vent. Il arrive (lors d’une risée par ex) que le bateau décolle alors.

Asservissement en prespective

Ce qui nous amène au point suivant : le bateau étant généralement en appui sur le foil sous le vent et sur le plan porteur arrière, la droite reliant ces 2 appuis est à 45° de la direction de marche. Un peu comme un char à voile qui lève une roue.

Plan porteur arrière - photo XL

Ceci fait que lorsque le bateau loffe, il cabre, et pique du nez lors d’une abatée.

Rajoutez à ça que de manière générale, au près, le bateau à tendance à cabrer, et à piquer au portant (à cause de la poussée vélique qui change de direction).

Vous obtenez un système assez instable, qui doit être régulé. Actuellement, c’est le pilote, qui en plus de disposer de la barre et d’une pédale permettant de relâcher l’écoute de GV, a  sur le côté droit un petit joystick activant un moteur ¼ de tour qui lui-même modifie l’incidence du plan porteur arrière via un système vis sans fin/écrou.

Le team veut asservir par automatisme ce dispositif, afin de garantir l’assiette. Cette équipe, qui avait tout misé sur la stabilité mécanique, et avait toujours refusé tout asservissement (par palpeur mécanique ou par électronique), afin d’avoir une fiabilité permettant des nav’ océaniques, s’y est donc résolue.

Avec prudence néanmoins, puisque ce système sera débranchable à tout moment, avec un « mode dégradé » (le mode actuel). De plus, du fait de leurs configurations avec 2 safrans, le .ch et le maxi n’auront pas besoin de ce dispositif.

Plan porteur arrière

Quels sont les efforts sur le plan porteur arrière ? 4 tonnes vers le bas à haute vitesse. Portance positive à faible vitesse. Selon le copilote (Jérémy), l’assiette à piquer qu’a alors en permanence le bateau est très impressionnante (impression, lorsque le bateau pique pour accélérer après avoir déjaugé, que les étraves vont planter et que le front flip est pas loin).

Cette déportance est cruciale à haute vitesse, et l’apparition de la cavitation sur le plan porteur arrière est un des points les plus critiques, le second point le plus critique étant le winglet (permettant l’antidérive) du foil sous le vent.

Cavitation

Justement, quelle est la max speed avec foils de vitesse ? 57.98nds lors du run de record. Vitesse à ne pas dépasser : 57nds, à laquelle les premières bulles apparaissent.

Puisque l’on parle des foils du record, les fences qui initialement avaient été retirées, ont très vites été remises. Elles sont absolument indispensables selon l’équipe.

Les foils du record n’étaient pas supercavitants. Ils étaient justes fins (épaisseur relative faible) avec un rayon de bord d’attaque faible. Foils très peu tolérants et inefficaces aux faibles vitesses.

A haute vitesse

Vitesse à partir de laquelle la balade s’arrête et ou ça devient sérieux : 40-45nds.

Ecréteurs

Ecréteur tribord - photo XL

Les écréteurs, chers à F.M. Ils viennent bien du train du Rafale. On le voit d’ailleurs à la conception du compas (pièce qui empêche le piston de tourner dans le cylindre). Chaque écréteur est instrumenté, et c’est bien cette mesure qui est répétée sur l’écran principal de l’ingénieur présent dans la coque. Les différentes lignes de cet écran sont :

-en abscisse le temps

-en ordonnée : vent réel, vitesse bateau, effort contre fiche foil bâbord et tribord, et il devait y en avoir deux ou trois autres, ça devait être genre des haubans et peut être les bras.

Il y a en tout 40 ensembles de jauges de contraintes. Pour la petite histoire, lors du dernier chavirage, 38 capteurs ont survécus sans dommage, malgré de l’eau qui était rentré notamment dans le carénage (au bord de fuite du bras) accueillant les boitiers.

Dès que les contraintes dépassent un seuil critique, ou que l’ingé le décide, une LED rouge clignote dans le poste de pilotage et donne l’ordre aux marins de lever le pied. Il dispose aussi d’un « panic button » qui lorsqu’il est pressé, permet de relâcher l’hydraulique de  l’écoute de GV. Les marins n’ont plus qu’à mouliner du café durant quelques minutes pour repressuriser les accus hydrauliques, ce qui calme les ardeurs !

Le ressort à gaz (« gonflé » grâce à une bouteille d’azote, située dans un coffre derrière le bras, proche du pilote et à côté du boitier précédemment décrit) du foil sous le vent reprend en vol stabilisé 20t. L’écréteur se déclenche, durant quelques millisecondes, à partir de 30t (soit 50% de surcharge)  et absorbe tout jusqu’à, il me semble, 70t.

La course semble assez faible, ce qui colle avec le temps très court des surcharges.

Part des écréteurs dans le « succès » de l’hydroptère : cruciale. Ils sont absolument nécessaires pour la performance.

Les obstacles

Le fameux système de détection d’OFNI. Il n’existe pas à l’heure actuelle. L’équipe ne compte pas en développer, mais plutôt attendre les retours d’autres coureurs.  Du fait des partenariats (EADS, etc), le plan est d’utiliser celui que le 60’ Safran utilise, mis au point entre autre par MBDA si je ne m’abuse. Le principe est « simple », on prend une caméra infrarouge (issue d’une tête autodirectrice de guidage de missile), on la monte en tête de mat (sur plate-forme stabilisée par gyroscopes) et on repère les obstacles. Actuellement, ça marche pour les growlers (fort contraste thermique…) mais la sensibilité devrait fortement progresser.

Programme à suivre

L’Hydroptère devrait bien courir la Transpac (Los Angeles-Honolulu), selon les membres présents « le seul record océanique à portée du bateau ».

Masse et performances

Masse du bateau : 6t à vide, auxquelles il faut rajouter 2t : 800 kg de ballast, le reste en « bonhommes » et équipement. Le bateau décolle dès 11nds de vent, avec 15nds de vitesse eau. Le maximum d’efficacité est entre 15 et 18 nds de vent réel, avec un facteur de 2.5 environ.

Conception générale

L’architecture du bateau est assez surprenante. Notamment le fait que les bras soient articulés (montage en pivot avec des chapes) avec une contre-fiche inférieure (qui touche l’eau au repos), et non les bras encastrés que l’on a l’habitude de voir sur les multis. Chaque pièce sent l’aéro à plein nez, pleins de détails (poches, épaisseurs variables,…) montrent une forte habitude de la chasse au gramme de la part des dessinateurs.

Sources de traînée aéro

La traînée aéro : Le carénage des bras a apporté « peanuts ». Le plus gênant, c’est les filets. Il a été envisagé de caréner le poste de pilotage et les 9 personnes qui sont sur le bras.

Les reproches de l’équipe se portaient plus sur le vieux mat (celui prévu pour la vitesse ayant cassé lors du chavirage), qui « traîne un max ».

Le "vieux" mât-aile - photo XL

Vous avez dit bidromique ?

Lors des records de vitesse, l’Hydroptère était totalement symétrique, les runs ont d’ailleurs été effectués sur les 2 amures. Le bateau n’a pas toujours été symétrique dans le passé (je ne me souviens plus quelles pièces étaient concernées).

Les concurrents…

Que pensent-ils de Sailrocket? « On espère qu’ils vont pas se faire mal, mais s’ils réussissent à maîtriser l’hypercavitation, ils seront très rapides ».

Hydroptère.SA

Dernier point, qui ne concerne pas la technique : Hydroptère est en fait maintenant une SA « à but plus ou moins lucrative » et avec sponsors (drôle de mariage non ?). Une des sources de bénéfice serait le monnayage d’expertise (notamment la forme à donner aux bouts de pales des hydroliennes pour qu’elles ne cavitent pas).

Merci à toute l’équipe de l’Hydroptère pour nous avoir reçus, ainsi qu’à HBM pour la formidable occasion de pouvoir voir ce bateau, accompagné de réponses techniques pointues.

C'était parait-il la première navigation fluviale - photo XL

15 commentaires pour Visite de l’Hydroptère

  1. Dr. Goulu dit :

    Merci et Bravo Xavier pour ce super article qui répond à pas mal de questions que j’avais sur l’Hydroptère depuis bien longtemps. Je pensais que les réponses à certaines étaient confidentielles, je suis ravi de voir que l’équipe de l’Hydroptère semble s’ouvrir un peu sur la communication technique🙂

    Lors d’une rencontre avec Jean-Mathieu Bourgeon à l’EPFL il y a quelques années, j’avais été surpris qu’il excluait l’asservissement automatique des directions de recherche. A mon humble avis, aux vitesses dont on parle aujourd’hui, une évolution est inévitable, ne serait-ce que pour des raisons de sécurité.

  2. Anthony dit :

    Bonjour,

    Finalement, comment font les concepteurs pour lutter contre la cavitation étant donné que les foils supercavitant ne conviennent pas à basse vitesse ?

  3. xavierlabaume dit :

    le foil a un profil qui evolue tout du long, non seulement le profil (epais et BA rond pres de l’emplanture, fin et BA pointu pres du saumon), mais aussi en vrillage et corde.

    la partie « haute vitesse » n’etait pas supercavitante, mais un profil conventionnel optimisé. avec 58nds en VNE, on doit etre tres proche du maximum faisable avec un profil convetionnel (pour moi, conventionnel = de l’eau liquide a l’extrados et intrados).

    le principe etant qu’au fur et a mesure de l’acceleration, la partie « basse vitesse » sorte de l’eau…

    malgre cela, les foils utilises pour le record ne sont pas assez polyvalents (demandent trop de vent pour faire decoller le bateau)…

    • Anthony dit :

      d’accord!

      j’ai lu un article dans lequel l’auteur proposé d’augmenter la surface de l’hydrofoil pour réduire la pression spécifique. Ca permettrait de diminuer le Cp et donc de retarder la cavitation.

    • Fred de Nancy dit :

      Je croyais que le 21 décembre 2008 l’Hydroptère avait atteint 61 noeuds au large de la plage Napoléon juste avant d’enfourner. L’équipe n’avait-elle pas pu récupérer les données ?
      http://yachtpals.com/hydroptere-4036

      La vitesse de pointe à 57,98 noeuds correspond au run du 4 septembre 2009 à 51,36 noeuds ? Je croyais que la Vmax était de 55,5 noeuds ?
      http://www.bretagne-info-nautisme.fr/Record-absolu-pour-l-Hydroptere.html

      • xavierlabaume dit :

        En fait, cette Vmax etait extraite des données de ce run du 4 sept 2009.
        Selon l’ingé (dsl, j’ai oublié son nom) qui nous a montré le graph du record, ils avaient 200s successives à haute vitesse. Ils ont pris parmi ces 200s les 20 meilleures.
        Je ne sais pas si les 57.98 faisaient parti de l’extrait de 20s…

        L’enfournement a 61-62nds etait du a la cavitation et avait justement demande la mise au point des foils utilises pour le record.

        La Vmax a 62nds suivit du crash, je la prend un peu comme un avion pas fait pour le supersonique et qui passerait mach1 dans un piqué de la mort….
        D’ailleurs, on considère bien que c’est Yeager avec le Bell X-1 qui a passé Mach 1 le premier, car il l’a fait de manière contrôlée. Or, de nombreux autres avions auraient franchit le mur auparavant (tout en gardant suffisament d’intégrité pour atterir ensuite), tels certains Me262…

  4. Merci beaucoup pour ce compte-rendu Xavier.

    Il répond en grande partie aux questions que la plupart d’entre nous se posaient, je pense.

    à plus,

    GG

    • Petite réflexion à la lumière de l’article de Xavier :

      Si l’on accepte le principe d’asservir l’angle d’attaque du foil arrière, quel est dés lors, l’intérêt d’avoir des foils avant traversants dont l’avantage est d’éviter tout système de régulation ? (au moins au départ du projet )

      J’ai bien une petite idée sur la réponse : Lorsqu’on a acquis pendant des années un grand savoir faire avec cette option, je comprends aisément que l’équipe (technique en particulier) hésite à se lancer dans une autre étude (foils totalement immergés par exemple)

      J’ai une pensée ému pour notre cher Yves Parlier qui s’est lancé dans un projet « novateur » et n’a pas pu (semble-t-il) convaincre ses sponsors de jouer à long terme. Il semble que l’hydraplaneur prenne un peu trop de place à Larros, maintenant.

      à plus,

      GG

      • xavierlabaume dit :

        la régulation serait un plus, il est très important pour eux que le bateau pourra toujours voler, système déconnecté (avec la bonne vieille régulation manuelle qu’il y a actuellement).

        Par contre, cela leur permettrait de pousser plus le bateau….

        C’est sur que quand on a un système qui marche, on préfère le raffiner plutôt que tout reposer à plat….

  5. xavierlabaume dit :

    Fred de Nancy, je te répond ici car la haut, la colonne se reduit…

    Certe, la pression a du diminuer au fur et a mesure de la montee, et donc la températur a du diminuuer.
    Par contre, je pense que la « colonne » d’air chaud est bien adiabatique.
    Arès tout, l’air n’est-il pas un excellent isolant? Et en météo, ne considère-t-on pas que les masses d’air sont distinctes et n’échangent pas entre elles?

    Le fait qu’elle soit restée 45 min a 9 000m montre bien qu’il devait y avoir un très fort courant ascendant.
    Car un parapente complétement givré, si on le lache dans des conditions classiques à 9 000m (avec très peu d’air), ca doit voler a peu pres aussi bien qu’une grosse caillasse.

    Le tracklog montre aussi que des qu’elle est sortie de l’ascendance (elle y etait bloquee car etant inconscient, son poids excentre lui faisait decrir de grands cercles), elle est justement tombee comme une pierre…
    Certes il a du cailler severe, avec pas assez d’oxygene,mais suerment plus que les conditions « standards » à 9000m…

    • Fred de Nancy dit :

      Oui c’est vrai, si sa position était assez bien centrée par rapport à cet aspirateur géant d’air chaud, elle avait peut-être plus de dioxygène pour respirer et pas de possibilité de descendre.
      Donc, si j’ai bien compris, l’ensemble parapente-personne décentré permet heureusement une sortie de l' »aspirateur ».
      L’orage semblait être terminé, est-ce que le cumulonimbus [chaque seconde, un gros cumulonimbus peut aspirer 700 000 tonnes d’air {147 000 de dioxygène} et absorber ainsi 8 800 tonnes de vapeur d’eau] pompait toujours ? Elle est quand même au-dessus des nuages : air pulsé qui ne fait que la porter, elle ne monte plus, atmosphère stable au niveau de la tropopause.
      Merci pour « tombée comme une pierre » (jusqu’à plus de 200 km/h !!!), cela m’a fait penser que le parapente s’était réouvert car il s’était allégé lors de la vertigineuse descente.
      Merci pour cette discussion quelque peu acentrée par rapport au sujet de départ…

  6. Bonjour,

    J’ai déjà eu l’occasion de dire à Xavier tout le bien que je pense de cet article avant sa parution (et oui petit privilège d’être auteur sur Foilers !).

    En ce qui concerne la possible mise en place d’une régulation sur l’Hydroptère, je trouve que c’est une sorte d’aveu. Oui ce type de foil ne peut pas tout faire, oui l’Hydroptère est allé très loin dans la mise au point de ce type de foil. Mais, est ce que c’était la bonne configuration dès le départ ?

    Mettre une régulation mais pouvoir la débrayer ? Pourquoi, ce n’est pas déjà ce qui se fait avec le réglage manuel sur les engins équipés de foils asservis ?
    Cela ressemble surtout à un moyen de ne pas dire ouvertement, mais par étapes : « cela ne fonctionne pas complètement ».

    Que cela ne soit pas parfait, cela ne me dérange pas, heureusement qu’il y a pour tout une marge d’amélioration, autrement de quoi parlerions nous ? Ce qui est plus gênant, c’est l’aveuglement de ce team pendant toutes ces années.

    Et puis quel asservissement mettre maintenant ? Du mécanique, je ne le pense pas. Un voilier est pour moi un engin qui tire son énergie du vent et de l’humain. Si le pilotage est lié à un capteur gyroscopique ou infra, ou je ne sais quoi, cela me dérange ! Où alors, lançons un record de vitesse sur drone !

    Qui souhaite dire : « mécanique ou électronique quelle différence ? » Et bien le mécanique c’est au départ de l’humain et le mécanique peut la plupart du temps se régler, toujours par l’humain. Avec le « sens contact » il y a inévitablement (enfin je pense) une électronique et un programme de traitement de l’information qui va être supérieur à la réponse humaine !

    Fred

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