Quel futur pour la régulation ?

Après un récapitulatif des projets d’hydrofoils océaniques, l’excellent article de Daniel Charles sur la faisabilité d’un hydroptère hauturier, voici le troisième article sur cette thématique.

Est ce que l’on va voir un jour des bateaux voler à travers les océans ? C’était la première question que je posais en introduction de mon article, je n’y réponds pas vraiment (!) mais vous allez le voir (ou plutôt le lire) j’en pause d’autres ! Car comme le titre de cet article l’indique, c’est la régulation des foils qui m’intéresse…

A – Les multicoques du futur proche

Voleront ils ou pas ? Je pense que deux visions peuvent s’affronter :

• celle des rêveurs, des enthousiastes, qui estiment que c’est possible et très rapidement.
• celle de ceux qui pensent que ce n’est pas pour demain. Une majorité de « vieux » qui ont suivi la lente progression des hydrofoils !

Mais deux autres courants de pensée, sous-jacents et plus fondamentaux, peuvent aussi apparaitre :

• celui des pro-technologies pour lesquels il n’y a pas de limite au développement d’outils de mesure et de régulation.
• le second, celui de ceux qui estiment qu’il y a un risque de créer un bateau hyper technologique, et qu’il faut interdire les systèmes de régulation non mécanique.

AC 72 Emirates Team NZ’s – photo Gary Baigent 2 07-2012

B – Avant de poursuivre…

Penchons nous sur le passé, comment en sommes nous arrivés à ce que les engins de course puissent difficilement se passer d’une énergie autre que celle du vent ?

L’OSTAR (Observer Single-handed Trans-Atlantic Race) de 1976 a vu la victoire de d’Eric Tabarly devant Club Méditerranée, le monocoque de 72 m d’Alain colas. C’est aussi lors de cette course que les pilotes électriques furent adoptés. Après les pilotes électriques sont apparues les pompes à ballast puis les quilles pivotantes inclinées par des vérins…. Comme le soulignait Daniel Charles, dans un article de Course au large de 2006, les voiliers sont devenus : des « engins à moteur ! ». Sans ce couple moteur / alternateur, pas d’électricité, pas de mouvement de vérin ou de pompe… et par conséquent, pas de rappel et de pilotage.

Face à cette étrange situation – car le terme « voilier » est lié à l’utilisation de la force du vent et ce n’est plus seulement le cas – des passionnés, travaillent sur des projets de bateaux « verts » (Team DEFIS, Ecosailing project…). Ils montrent du doigt LA contradiction. Les voiliers, engins basés théoriquement sur un moyen de propulsion écologique, sont devenus dépendants d’énergies le plus souvent fossiles.

C – La rencontre !

Imaginons la rencontre entre un anti et un pro régulation électronique. Assis tranquillement devant un/une …. (placez ici le nom de votre boisson préférée), bien au chaud au Café du port, voici deux passionnés qui échangent sur l’avenir de la course au large.

• Philippe Enthousiaste (PE) : …..la dernière America’s Cup est pour moi un tournant dans l’histoire des foils, je crois que les Peyron, Gabart et autres funambules vont bientôt traverser l’atlantique sans toucher la surface.
• Marc Réfractaire (MR) : mouais, pas sur, j’ai lu dans la revue Bateaux, que le premier voilier qui a décollé l’a fait en 1913, il a donc fallu attendre un siècle pour voir un début de démocratisation du foil, donc j’ai des doutes. Il y a encore beaucoup de problèmes à résoudre.

Nancy maquette volante de A. G. Bell et Casey Baldwin – dessin F. Monsonnec 04-2013

• PE : tu sais, la jauge des AC72 devait empêcher ces catamarans de voler et ils volaient. Moi, je pense que rien n’est impossible.
• MR : il ne faut pas confondre un engin conçu pour des sorties à la journée, sur un terrain de jeu limité et manœuvré par de nombreux équipiers et l’atlantique en solitaire. Tu ne fais pas le Paris Dakar avec une Formule 1.
• PE : OK, alors c’est quoi les freins ?
• MR : la régulation, sur les AC72 il fallait un mec à 100% aux commandes et on n’a vu des plantés.
• PE : tu reprends un/une…, chui à sec comme les lignes de quilles d’un hydroptère bien régulé !
• MR : OK, mais revenons à nos foils, je disais que la régulation n’était pas au point sur les AC72.
• PE : mais c’est la jauge qui les obligeait à utiliser des systèmes bancals !
• MR : même avec une régulation sur le safran, sur un gros bateau, on ne sait pas vraiment faire. On n’a pas beaucoup cherché non plus. « Tous » les grands hydrofoils qui ont volés sont des engins non régulés. Les AC 72 on sait pourquoi. Quand à l’Hydroptère, il a réussi à repousser les limites d’une configuration que l’on disait autostable et qui ne l’est pas, en tout cas pas dans toutes les conditions. C’est d’ailleurs pour cela que le team à testé en 2012 des capteurs visant à réguler l’incidence du safran. Ah si, il y a trois engins qui ont été équipés d’une régulation et qui ont volés dans du « gros temps. Monitor, tout d’abord qui a navigué en baie de San Francisco avec des creux supérieurs à 1 m (soit l’équivalent de 2,7 m de creux sur un bateau de 20 m). Aux dires de Neil Lien, l’assiette était parfaitement maintenue, sauf pour l’équipage qui n’était franchement pas dans son assiette avec la violence des accélérations verticales ! Mais aussi, Eifo, un tri de 25 pieds dessiné par Sam Bradfield et Scat, son grand frère de 37 pieds. Scat aurait même volé par gros temps lors de la Miami to Nassau Race….

 

 

 

 

• PE : d’accord les avancées sont pour le moment assez faibles, mais cela va venir ! De bons capteurs infrarouge, une centrale inertielle, des vérins, et hop !
• MR : malheureux ! Et elle est où la place du bonhomme dans tout ça ?
• PE : le bonhomme mais c’est lui qui invente, lui qui choisi le type de pilotage, lui qui tire sur les bouts !
• MR : je crois qu’on est parti pour une bonne joute verbale et comme j’ai esthéticienne dans une heure, pour aller plus vite, je vais chercher un papier et un crayon et on va noter nos arguments.

Sur l’étrave, système IR, l’Hydroptère 2012 – photo F. Monsonnec 04-2012

 D – La liste de Philippe et Marc

1 – Les arguments de Philippe E, le pro-technologie

LA seule voie
Aujourd’hui, et sûrement à l’avenir, il n’y a pas de solution mécanique fiable et capable de réguler dans toutes les conditions, l’électronique est LA voie. L’intérêt du système n’est pas seulement d’appliquer la force propulsive lorsque le bateau a la bonne assiette pour la recevoir ; il y a un feedback, si les foils ressentent une résistance accrue (cas d’une vague), ils vont changer la transmission d’énergie, et ce feedback est capital dans les vagues. En mer, il ne suffit pas de varier l’angulation des foils, il faut aussi varier le couple de cabanement du gréement.

Un sujet de développement passionnant
C’est l’ouverture d’un « nouveau » champ de création. Un passionnant carrefour de différents domaines : architecture navale, mesures, informatique… Ce sont les balbutiements d’une nouvelle aire, celle des voiliers volants sur une longue distance et durée. C’est la naissance d’un nouvel engin hybride aux appendices pilotés, mus par des forces naturelles dans un milieu naturel …

Projet de trimaran automatisé – Popular mechanics july 1986

Ce n’est qu’un pilote auto
Les pilotes automatiques sont déjà autorisés. La régulation d’un volet incliné ou horizontal revient à celle d’un safran vertical, on pilote toujours une position, c’est l’axe qui change.

Un outil puissant
L’électronique, en faisant de micro-changements d’assiette à grande fréquence, permet de créer un engin instable (en aviation on parle de stabilité relaxée), qui a une bien meilleurs finesse (on a parlé d’un gain de 7% du aux commandes électriques dans le Mirage 2000). Ce type de systèmes offrira une gamme de réglages importante. Il sera possible d’utiliser différents modes de régulation en fonction des conditions de navigation.

L’homme aux commandes
L’homme sera toujours là pour régler et choisir parmi différents modes. Le pilotage automatique des voiliers et le routage n’ont rien enlevés au mérite des marins. Personne de s’est offusqué lors de la création de pilotes auto, pourquoi est ce que ce serait différent pour la « régulation » d’un foil ?

Un gage de sécurité !
Le vol permettra de limiter l’impact des vagues et, à part les foils, la structure va moins souffrir ! Surtout, la possibilité de réguler en latéral et longitudinal doit permettre de garantir une stabilité et de limiter les retournements…

Un combat d’arrière garde
Le « combat » des anti-régulations électroniques peut être comparé à celui des personnes qui au XIXème siècle avaient peur de la vitesse du chemin de fer et des troubles qu’elle allait occasionner, une peur de l’avenir…

2 – Les arguments de Marc R, l’anti-régulation électronique

L’homme, rien que l’homme aux commandes
Interdire la régulation par capteurs non mécaniques c’est rester dans le cadre d’une équation simple : vent + bateau + humain. Sans faire intervenir un quatrième élément « l’intelligence artificielle (IA) ». De grands cerveaux comme Stephen Hawking (qui utilise des outils très développés pour s’exprimer), ainsi qu’Elon Musk (qui a investi des millions dans Vicarious, entreprise d’IA), nous mettent en garde envers les dangers de l‘IA. La perte de contrôle du domaine du vol n’est rien par rapport aux risques mis en avant par ces chercheurs, mais risques il y a bien ! Comme le dit l’anthropologue Daniela Cerqui : « Nous déléguons à ces machines de plus en plus de prérogatives de l’humain, afin qu’elles soient plus performantes que nous. On va finir par devenir leur esclave ».

Le dénomination « foil asservi électroniquement » est parfaite. Car ce n’est pas seulement un asservissement, au sens de la gestion de signaux et de contre-réaction, mais un asservissement de l’homme au sens d’une perte de maitrise.
Serions-nous prêt à accepter que le vainqueur du marathon de New York dispose d’un outil de mesure et d’analyse des impulsions musculaires, couplé à un système de stimulation disposé sur ses muscles ? Ou un tour de France en vélo électrique (quoi que, avec le dopage… !) ?

La victoire d’un skipper et non celle de programmateurs
Autoriser la régulation électronique, c’est laisser d’autres que le skipper maîtriser le vol, et non le pilote ou l’ingénieur qui aurait développé un système mécanique. L’électronique c’est la démocratisation du foil par l’abandon des solutions mécaniques et de l’apprentissage du pilotage des foils.

Vers le tout piloté, le voilier drone
Autoriser ce type de pilotage, c’est faire un pas vers celle du gréement et de la trajectoire. Que des engins de plaisance de ce type se développent, pourquoi pas, mais pas en course ! Les voiliers pourraient devenir des « drones habités » (antinomique). Une voix de synthèse annoncera : « votre pilote AltidiX vous informe que votre amerrissage est prévu en baie de Cassis à 18h25. Enfin, si se foutu thermique, qu’on ne peut pas réguler, ne faiblit pas ! ». Ce n’est pas du domaine du rêve. En 1968, John Walker, ingénieur en aérodynamique, a démarré le projet Planesail qui a vu en 1989 la mise à l’eau d’un bateau de série. Le pilotage était déjà supervisé par un ordinateur. Fin 2013, Saildrone, un trimaran autonome à fait la traversée San Francisco / Hawaii. De nombreux autres projets existent comme le tour du monde de Dronautic ou le projet de drone à foils sur lequel travaillait Sam Bradfield à la fin de sa vie, le HWT-X3.

Planesail bateau automatisé – photo revue Bateaux juin 1990

 

HWT-X3 de Harbor Wing

Vers le risque de ne pas pouvoir naviguer sans électronique
La régulation électronique, c’est naviguer sur un bateau incapable de voler sans régulation. Vous montez sur votre Flyboy 8 mais vous êtes à plat de batterie et le soleil est aux abonnés absents, impossible de naviguer. Le safran a été conçu pour être électroniquement régulé et n’est pas gérable par un cerveau humain. Il y a plus de 2000 ans les austronésiens traversaient le pacifique mais vous ne faite pas Lorient/Groix sur votre trimaran de 8m ! On se retrouve comme un pilote d’avion intrinsèquement instable : pas d’énergie, pas d’ordinateur, pas de vol.

Tout n’a pas été testé…
Même si cela semble difficile et que pour les bateaux à moteurs les palpeurs ont été supplantés par les capteurs, tout n’a pas été testé. Comme la voie développée par Gordon Baker en 1950 : le pilotage par les efforts sur le gréement… A l’extrême, la régulation électronique du vol c’est le stabilisateur gyroscopique pour un deux roues.

Monitor extrait du brevet US2856879

 

E – Retour au Café du port

• PE : Marc, intéressante ton idée de noter nos arguments mais je reste persuadé que la solution viendra de la régulation par un système piloté électroniquement ! Et toi, je suppose que tu restes sur ta position ?
• – MR : et même encore plus depuis que nous avons mis nos idées sur le papier ! Je suis persuadé que nous sommes à un tournant. Il faut repenser l’ensemble de la problématique des énergies et de leur gestion. Il faut étendre le débat à l’origine de l’énergie ! Cela fait un moment que j’y pense et voilà, pour moi, la situation actuelle et là où pourrait s’insérer « la bête immonde » :

• PE : dis donc, tu n’avais pas un peu préparé ton sujet ? En tout cas, il n’y a rien qui me choque dans le fait d’intercaler un ordinateur dans ton processus ! L’homme n’a pas développé des outils pour qu’on les laisse dans la « boite à clous » ! Ou alors, il faut revenir à la houe et aux bœufs !
• MR : tout ce que l’homme invente n’est pas bon pour l’homme ! Il faut savoir faire le tri. Mais je crois que si nous voulons pouvoir naviguer ensemble cet été dans les courreaux il faut que l’on évite de poursuivre cette discussion. Où cela va finir à coup stick dans la gueule !

F – Quelques projets de voiliers à foils électroniquement régulés

• L’Hydrofoiler F1, un engin de loisir Allemand, a des foils régulés électroniquement.

Hydrofoiler F1 – Site Hydrofoil by CatLift

• Le Swiss Federal Institute of Technology a planché sur un catamaran régulé électroniquement (les essais en vidéo).

Hyraii, essais positifs – photo via rapport Fadri Furrer-Pascal J. Gohl 2010

• Chris Miller de la l’Université de Glasgow a (je pense, vers le début des années 2000) réalisé une étude sur la mise au point d’un système de contrôle électronique des hydrofoils sur un Moth à foils!
• En 2011, un Canadien Eduard Leonidovych Zvenyhorosdsky dépose un brevet sur la mise en place d’une régulation de l’assiette d’un voilier (monocoque) par un système électronique.

H – Intérêt de ce questionnement ?

Est-ce que la question de l’installation ou non de régulations électroniques, et donc ce possible débat, n’existe pas ?
Pour moi, il existe. Le WSSRC à ajusté ses règles en 2012 pour que l’Hydroptère ne sorte pas de son cadre. J’avais à l’époque envoyé un mail à Claude Breton, du WSSRC, lui demandant si le système que voulait développer l’hydroptère (voir L’Hydroptère DCNS, « Dernière sortie avant le Pacifique« ) n’enfreignait pas les règles de cette instance (voir Ptites News 26 de 07/2012 et 28 de 12/2012). Claude Breton m’avait très gentiment répondu. Il s’était posé la même type de question, mais avec un avis bien différent du mien. Et il avait préféré que le WSSRC réalise des ajustements aux règles de manière à ce que ce point ne devienne pas une source de divergences…

Et ce n’est pas la perpétuelle amélioration des produits disponibles qui va empêcher les concepteurs d’imaginer utiliser des actuateurs comme ceux proposés par un fournisseur comme Tolomatic.

I – Conclusions

Philippe et Marc ne sont pas sur la même longueur d’onde. MR est plus virulent que PE. Marc a, entre autre, peur d’être dépossédé de sa capacité à régler un bateau. Il peut admirer la prouesse technologique mais il se demande s’il faut toujours la cautionner ?

Vous l’aurez compris, Marc c’est moi, j’aime l’innovation mais je suis contre la régulation électronique, j’estime que :

• le pilote automatique des safrans ne devrait être autorisé que pour les courses et navigations en solitaire,
• le pilotage des foils devrait être, soit mécanique, soit inexistant.
  Mais aussi que :
  Les règles de course doivent intégrer la gestion des énergies pour que l’on revienne le plus possible à des courses de voiliers et non à celles de « Fiftys » (pour les plus jeunes, voir ICI).
  Pourquoi pas, puisque Comanche, le maxi de 100 pieds, plan VPLP/Verdier, n’utilise l’hydraulique que pour le basculement de sa quille. Pourquoi ? Pour abaisser son rating en IRC. Une modification de jauge pourrait donc bien faire évoluer plus que les dessins, les orientations et les mentalités !

Et vous, qui d’entre vous vote pour les idées de Philippe E, qui pour celles de Marc R. Peut être que « l’avenir » est en marche et que nous verrons dans 10 ou 20 ans des trimarans à foils régulés électroniquement ? Et peut être qu’en 2035, un groupe de voileux du futur militeront pour une classe de voiliers de course autonomes ?

J – Remerciements/et aussi

Merci à Daniel Charles d’avoir mis à ma disposition ses articles traitant de la même problématique.

Daniel a aussi accepter de lire cet article avant tout le monde (le pauvre), nous avons échangé et il m’a signalé plusieurs points que je n’avais pas abordés.
Tout d’abord, l’utilisation de foils peut se justifier (voir intérêt du débat) par le fait que pour aller plus vite on ne pourra pas faire plus grand que Banque Pop VII/Spindrift, par contre, potentiellement plus petit mais volant.
Et aussi que nous allons arriver face à un « mur de vitesse », aller à 45 nœuds, c’est possible, passer à 65, c’est autre chose.
Les foils peuvent être une des solutions pour passer au dessus de ce mur. Mais il faudra alors être capable de passer de foils subcavitants à des foils supercavitants.
J’avais parlé de ces deux points dans la conclusion d’un article pour Bateaux, c’était donc, pour moi, des évidences !
Extraits de « Un siècle d’hydrofoil » à la voile Bateaux janvier 2014 :
« …La mise au point de foils pilotés mécaniquement, pourrait être une réponse élégante au gigantisme… » & «… Sauf à réussir la gageure d’inventer des foils au profil évolutif en fonction de la vitesse, ou bien, interchangeable en navigation… »
J’avais supprimé ce dernier point de ma conclusion déjà assez longue, il est vrai que mon document de base faisait 15736 mots et que seuls 3253 ont été conservés !

Surtout, Daniel me le faisait remarquer, cet article aurait du être précédé d’un premier, qui pourrait avoir comme titres : « Comme aller plus vite ? » ; « Passer de 45 à 65 nœuds ? » ; « Les limites actuelles… »
Bref, une étude prospective de la navigation à grande vitesse à la voile.

Lors de cette discussion, Daniel m’a aussi fait part de certaines idées extrêmement judicieuses, certaines que j’ai reprises avec son accord, d’autres que je ne souhaite pas développer car j’estime qu’alors je ne ferai que développer ses idées !

 C’était un peu long non ? Tout le monde est parti avant la fin ?