Foils en T ou foils en V ?

Tout d’abord une mise en garde, je ne qu’un simple passionné. Il faut donc faire attention à mes élucubrations !

Au siècle dernier, lorsque j’ai commencé à m’intéresser aux foils, j’ai essayé de lister les avantages et inconvénients des deux principaux types de foils. Je rassemble sous le terme « foils en V » les foils aussi appelé à 45° (ou traversants) et les foils courbes (aussi appelés en cuillère). Sous l’appellation « foils en T », l’ensemble des foils nécessitant un asservissement (régulation de l’incidence en temps réel). Il est bien entendu difficile de généraliser et illusoire de penser que chaque point sera valable pour l’ensemble des cas! Les avantages et inconvénients listés concernent surtout les engins ayant vocation à voler (hydroptères), même si j’évoque aussi dans cet article quelques foilers (engins « archimédiens »).

Bien évidemment, il ne s’agit que de mon point de vue et comme tout l’intérêt d’un blog est la possibilité d’échanger, échangeons… Continuer à lire … « Foils en T ou foils en V ? »

Objectif 100, l’avis de Jean Marie Finot !

Mi septembre, je vous proposais de réaliser un voyage dans les années 80 à la découverte ou la redécouverte d’un engin exceptionnel : Objectif 100.

Malgré une documentation patiemment compilée au fil des années, cet article comportait quelques erreurs. Je me permettais aussi, peut être à tort, d’essayer de vous donner mon point de vu sur certains éléments de cette aventure.

Heureusement, ce qu’il y a de formidable avec un blog, c’est qu’il permet aux lecteurs d’intervenir et si besoin de corriger certains points. Et qui mieux que l’architecte d’Objectif 100 aurait pu corriger cet article ? Jean Marie Finot a répondu à « Foilers » ! Un grand merci à lui pour avoir prit le temps de nous écrire.

//www.open500.org
Jean Marie Finot - Site http://www.open500.org

Voici donc son message :

A Foilers !
Le blog des bateaux volants

Bravo pour l’article d’Objectif 100, voici les éléments pour corriger en conséquence votre blog.

Il est clair que, lorsque j’ai imaginé objectif 100 (en 1076), c’était à la suite de l’observation des planches à voile avec le planchiste en sustentation, avec la réflexion et le souvenir des raisonnements et du projet (en maquette) de Bernard Smith.

Tous, nous arrivons à la conclusion qu’un voilier est essentiellement le couple d’une voile dans l’air et d’une voile dans l’eau.
Ce qui fait que le voilier avec plan de dérive est une vraie invention humaine qui n’existe pas dans la nature;

Je tiens à préciser certains éléments, certains faits.

Rhône Poulenc s’est engagé pour soutenir ce projet pendant 4 ans.
Lionel Péan a géré et participé au projet sur le plan technique et médiatique pendant 3 ans. Le groupe Finot a repris la 4eme année la gestion et le développement technique mais sans médiatisation.

Nous avons construit au total
– 2 grands bateaux long. du bateau long. Aile
8m 10m
– 1 mini objectif 100 6m 8m

Le bateau atteint plusieurs fois à Hyères et en baie de Quiberon (ENV) la vitesse de 30 nœuds avec Lionel Péan, Pascal Conq.

L’expérience a été positive sur le plan médiatique, elle a permis de sensibiliser le public à l’aspect écologique de la voile.

Pour nous, elle a été aussi très positive :
Pendant 4 ans, nous avons pu apprendre à maîtriser la fibre de carbone, en connaissance technique, en conception de pièce, en mise en œuvre.
L’engin tel qu’il est n’est pensable qu’avec l’utilisation du carbone, en particulier le T800 (haute résistance, modèle intermédiaire).
Nos succès dans le Vendée Globe (4 fois des bateaux vainqueurs) en sont une retombée.
Merci à tous les sponsors, fabricants, chercheurs connus qui nous ont soutenus dans cette voie.

Notre connaissance des foils s’est ainsi beaucoup affermie.

Foils subcavitants 0 – 40 nœuds finesse 10 – 30
Foils semi-cavitants 30 – 60 nœuds finesse 10 – 12
Foils complètement cavitants 40 nœuds finesse 6 – 8

Avec un bateau qui traverse les vagues, il nous a semblé nécessaire de gérer le déplacement du bateau en temps réel car si on veut être performant, il faut être instable ou proche de l’instabilité, comme un vélo, un bipède, une planche à voile, certains avions….
Cela suppose de gérer cette instabilité, l’usage d’une gestion active par ordinateur était donc nécessaire.

La meilleure finesse des foils est obtenue, par exemple, dans une plage de 2°; d’où la nécessité de gérer en permanence cette incidence en fonction de l’angle avec le flux d’eau, les vagues.

En fait, en mer plate, nous nous sommes aperçus que l’engin avait une certaine plage d’auto-stabilité.
Pour cette raison, après les 2 premiers gros engins, nous en avons fait un petit, 60 Kg au total, pour avoir beaucoup de souplesse d’emploi.

Pourquoi des résultats si limités?
Au début, il a été décidé d’obtenir non seulement un résultat technique mais aussi un résultat médiatique, il fallait donc que l’engin soit toujours en bon état pour naviguer, cela n’incite pas à multiplier les navigations car après chaque essai il faut réparer quelque chose.
De plus, les premiers engins étaient lourds et dissymétriques (pour apprendre à naviguer).
Lorsque l’on a traversé le plan d’eau avec une vitesse de 20 à 30 nœuds, il faut retourner au point de départ en le remorquant à 3 ou 4 nœuds.
Le nombre de run dans une journée est limité.
Pour cette raison nous avons construit un engin plus petit.

Pour progresser, il faut beaucoup naviguer, beaucoup casser, beaucoup modifier, mettre au point. Il faut plusieurs équipes, plusieurs navigateurs, une émulation …
C’est la raison pour laquelle les planches à voile ont tant progressé.

Pour continuer l’expérience qui ne s’est jamais révélée négative, il faut un minimum de :

– 2 techniciens constructeurs, réparateurs
– 1 ingénieur pour calculer, dessiner, au besoin gérer les achats, dépenses, logistique
– Plusieurs navigateurs

Les navigateurs peuvent être en partie bénévoles, mais la nécessité d’un vent d’au moins 20 nœuds (30 à 50% du temps) demande une présence et une disponibilité importante, ceci dans des régions éloignées (Roussillon, Corse)
Ce développement demande encore environ 4 ans avec un budget technique annuel de 300 000 à 500 000 euros.

Nous sommes à la disposition de toute équipe qui s’y intéresse pour transmettre nos expériences, connaissances, et collaborer.

Que sont devenus les bateaux ?
Le 1er n’est pas utilisable.
Il est entreposé à Bordeaux ; nous cherchons d’ailleurs quelqu’un pour le prendre en charge et le remorquer car il encombre l’entrepôt d’un ami.
Le 2eme est sur notre parking, à Vannes (après avoir été à l’ENV).
Le mini est dans un hangar.
Le 2ème demande pas mal de travail pour renaviguer.
Le mini peut naviguer après quelques modifications (1 à 2 mois de travail pour 1 ou2 personnes).

Nous avons préparé un article sur les foils (pour le public non averti), nous vous le transmettrons dès qu’il sera publié par ailleurs.

Bravo encore pour votre travail !

Pour ceux qui ne connaissent pas bien le travail de Jean Marie Finot, je vous conseil de visiter le site du cabinet Finot-Conq et je rajoute juste une info. : 4 des 5 bateaux qui ont  gagné le Vendée Globe, ont été dessinés par le cabinet Finot-Conq !

Objectif 100 : complexité ou simplicité ?

Objectif 100 lancé à la fin des années 80, n’est pas sans rappeler SailRocket. Mais un SailRocket qui aurait été prévu, comme les « Fliptackers » de Bernard Smith, pour être réversible en faisant pivoter son gréement incliné autour de sa coque centrale. Bien que SailRocket puisse aussi être classé, d’après la terminologie de B. Smith, comme un « monomaran » qui n’aurait pas été prévu pour être amphidrome ! Bref, une fois de plus, l’histoire se renouvelle. Et heureusement que quelques « allumés » ne s’arrêtent pas aux déconvenues rencontrées par les pionniers de la vitesse.

Objectif 100 - Multicoque Magazine N°25 oct-nov 1989
Objectif 100 - Multicoque Magazine N°25 oct-nov 1989

La genèse et la suite !

L’idée à l’origine d’Objectif 100 est née, bien avant le réel lancement de ce projet, d’une démarche architecturale développée par Jean Marie Finot. Il faut attendre 1986 et la rencontre de 3 hommes : JM Finot, le navigateur Lionel Péan et enfin celle du directeur de la communication de Rhône Poulenc, pour que le projet se concrétise. Les objectifs de l’équipe d’Objectif 100, étaient résumés dans le nom du projet : battre le record de vitesse à la voile alors de l’ordre de 72 km/h (39 nœuds) et dépasser les 100 km/h sur l’eau. Baptisé par Patrick Baudry en avril 1987, (pour les moins de 30 ans 😉 , P Baudry est un astronaute qui a volé en 1985 sur Discovery), ce projet a eu le droit à un lancement en « fanfare ». Ce lancement n’est pas sans rappeler un projet de 2008 à qui je souhaite plus de réussite qu’à objectif 100… Malheureusement, après 2 ans de collaboration, Rhône Poulenc jette l’éponge et Lionel Péan s’en retourne vers ses projets de course au large. Ces changements obligent le cabinet Finot à reprendre seul cet important projet et la mise au point de la version 2 (construite en 1990) puis celle d’un Mini Objectif 100 réalisé en 1993 (long de 6 m)…

L’idée

L’idée de départ pourrait se résumer ainsi : deux ailes, une aérienne, l’autre marine. Les autres éléments n’ayant pour but que la maîtrise des ailes. Cette idée Bernard Smith l’a aussi développée dès 1982. Mais il faut avouer que Jean Marie Finot a imaginé un engin plus simple esthétiquement, épuré même, mais bien plus complexe techniquement ! Les lecteurs assidus de Foilers auront une pensée pour l’Aile d’eau de Luc Armant. Aile d’eau, qui va encore plus loin dans le concept « deux ailes » (et que l’on aimerait voir en vraie grandeur…). Dans cette approche, on peut aussi citer le Monofoil de Jon Howes, The swedish speed sailing challenge, et Dared. Même si pour ces derniers, l’aile marine vient contrecarrer la force de sustentation de l’aile aérienne ce qui n’était pas le cas sur Objectif 100. Pour Objectif 100, la simplification à l’extrême de la structure permettait, entre autre, un gain aérodynamique. Le gréement incliné, avec son centre de voilure écarté latéralement du centre de gravitée, permettait, en plus de la force de sustentation, de diminuer le couple de chavirage.

Technologie

Objectif 100 était équipé de 10 organes mobiles (aile, foils …). Chaque organe pouvait avoir un influence, non seulement sur son objectif premier (propulsion pour l’aile par exemple), mais aussi sur d’autres paramètres : équilibre longitudinal et latéral, vol, direction… L’équipe architecturale avait prit le parti de gérer ces interactions, par l’intermédiaire de 3 éléments ou groupes d’éléments :

  • 30 instruments de mesure (vitesse, force et direction du vent, pression, position de chaque élément…)
  • un ordinateur central
  • une centrale hydraulique, des servovalves, des vérins ultra puissants.

Le « cerveau central » devait être capable de traiter/assembler de multiples informations à grande vitesse (instruments et ordres du pilote), puis de les dispatcher vers des servovalves pour enfin arriver aux 11 vérins (relevage et rotation mat : 3 ; aile : 4 ; foils/gouvernail : 2). Le pilote avait pour mission le contrôle général de l’engin et devait décider des principales options. Il était aidé pour se faire par les informations visibles sur un écran et collectées via les différents instruments  et. A l’aide de joysticks, sa main gauche devait piloter l’orientation des foils. Sa main droite la vitesse (avant/arrière) et la direction (gauche/droite) !

De très nombreux laboratoires et centres de recherches ont travaillés sur ce projet : Groupe Finot, INERN, Aérospatiale, JP3, CRAIN, Elmeco, Brochier, Hexcel Genin, CEAT ENSICA, UTC, Ecole navale…

Cockpit proto 1 - Multicoque Magazine N°17 mai-juin 1988
Cockpit proto 1 - Multicoque Magazine N°17 mai-juin 1988

La partie aérienne

Le pied de mat était articulé selon deux axes (longitudinal et latéral), afin de conserver la coque à plat quelque soit l’amure du bateau et pour mettre l’aile en position repos (descente du mat contre la coque centrale puis « pliage » de l’aile). L’aile était constitué de 4 éléments rigides ce qui permettait de « simuler » une sorte de vrillage pour tenir compte de la différence de vitesse du vent en fonction de la hauteur et de gérer la force sustentatrice et donc participer à la maîtrise de la hauteur de vol.

La partie marine

L’engin devait s’appuyer sur 3 foils, 1 à l’avant de la coque centrale et 2 en bout d’aile. Les foils en bout d’aile avaient été conçus pour être pilotés en inclinaison et en incidence. Le safran, dépourvu de foil, était situé en arrière de la coque centrale. Cette absence de plan porteur sur le safran peut s’expliquer par le fait que le gréement développait une importante force sustentatrice qui devait permettre de faire décoller la coque centrale.

Construction et dimensions (proto 1)

A grand renfort de carbone, la coque et l’habillage du mat avaient été réalisés chez CDK. Le mat chez Maréchal. L’aile chez Maréchal et Quéré. Les foils chez Rhône Poulenc et CLYPT.

  • Long : 10 m
  • Surface de voile : 14.4 m² (12 x 1.2 m)
  • Largeur coque : 80 cm
  • Long mat : 5.6 m
  • Poids : 258 kg

Coque 55 kg, aile 80 kg, mât  kg, hydraulique 46 kg, poste pilotage  12 kg, ordi 13 kg, ailes immergées 12 kg, batterue 12 kg

Navigation

Le déploiement du gréement, qui au repos était ramassé contre la coque, demandait à une organisation spéciale et l’aide d’un zodiac d’assistance. La cinématique de navigation avait été longuement étudiée. Au début du projet, la partie basse de l’aile devait servir de flotteurs. Le volet au contact de l’eau aurait été orienté dans l’axe du bateau, les autres volets étant eux orientés pour créer de la vitesse. Une fois en appui sur le foil, et la partie basse hors de l’eau, celle-ci aurait  été inclinée, comme ses voisines, pour créer de la force propulsive. Peut être que cette solution ne fonctionnait que sur le papier, puisque pour les essais un petit flotteur avait été rajouté. Pour que l’engin puisse virer de bord, le gréement devait passer au-dessus le flotteur. Cette manœuvre dangereuse, devait se faire en braquant différemment les volets inférieurs et supérieurs. Lors du passage de l’aile au dessus du flotteur, l’incidence des différents volets devait être inversée pour ralentir la descente de l’aile. Les premiers essais sur l’eau se son déroulés en décembre 1988 à l’école navale de Brest. Le bateau prit ensuite la direction d’Hyères début 89 où, malgré un vent faible, l’équipe réussira à faire passer la vitesse de 4 à 20 nœuds. La mise au point d’un tel engin était bien entendu très difficile. L’engin aurait toutefois au cours d’essais, dépassé par 2 fois la vitesse de 30 nœuds avec Lionel Péan aux commandes (35.3 nœuds).

Cinématique du virement de bord - Multicoque Magazine N°25 oct-nov 1989
Cinématique du virement de bord - Multicoque Magazine N°25 oct-nov 1989

Anecdote

Par Jeff Daron constructeur et pilote du catamaran de vitesse Epsilon

En 1991, Objectif 100 était présent à la semaine de vitesse de Brest. Année qui fut marqué par une absence chronique du vent. Les journalistes voulant faire leur travail, il leur fallait trouver de la « matière ». Objectif 100 étant très esthétique et assez spectaculaire (même à l’arrêt !), les journalistes voulais obtenir des images de l’engin sur l’eau. Mais comme le bateau se traînait à 2 ou 3 noeuds, ils ont décidés de remorquer le canot. Tous les concurrents présents sur l’eau, on vu l’engin, tracté par un gros zodiac, à fond, sur une mer super lisse (il y avait 5 noeuds de vent !). Objectif 100 était escorté par les vedettes des caméramans et photographes. La plupart des concurrents, étaient hébergés dans un centre qui surplombe le port du moulin blanc. Il y avait une télévision et à l’heure des informations régionales, un bon nombre de concurrents étaient présents devant l’écran pour visionner les images du jour. Il y avait une sacré ambiance et ce soir là qu’ont ils vu, un reportage complet sur objectif 100, images à terre et en mer, prises l’après midi même…. Ca sifflait à tout rompre dans la salle, ça gueulait même !!! Un canot qui n’avait même pas fait un run faisait la une de l’actualité alors que tout le monde avait passé sa journée à essayer de faire des runs à guetter la moindre risée…

Objectif 100, semaine de vitesse de Brest 1991 – Multicoque Magazine N°35 juin –juil 1991
Semaine de vitesse de Brest 1991: Objectif 100, Groupama d'Armor, Exoplane (Monomaran de Didier Costes) – Multicoque Magazine N°35 juin –juil 1991

Les « résultats »

Sur le papier l’engin était superbe, les idées séduisantes et l’équipe paraissait avoir tous les atouts en main : concept novateur et matière grise, le nerf de la guerre et enfin un pilote doué et renommé. Un planning sur plusieurs années avait été défini avec : période de recherche, construction d’un premier proto, apprentissage, réalisation de la version 2 puis enfin 3 et 4 ! Alors pourquoi cet échec ? Seuls les protagonistes pourraient proposer leur vérité. On peut juste citer et imaginer quelques pistes de réponses :

  • Retrait du partenaire principal et du pilote
  • Problèmes de « marinisation » de certaines pièces
  • Retard de livraison  (vérins, prototype N°2)
  • Conditions météo (vagues, vent trop faible ou trop fort)
  • Difficultés de mise au point du système central (capteurs, chaîne de mesure)

Le concept était peut être un peu trop en avance sur son temps et surtout pour la mise au point de l’asservissement nécessaire à la maîtrise du gréement et des foils (capteurs, informatiques, hydraulique). De même, il est certain que ce type de projet (comme celui de l’Hydroptère) ne peut se concevoir que sur un temps relativement long. Il aurait donc fallu le soutient d’un sponsor, non pas sur 2 ans, mais sur le triple ou plutôt le quadruple. De plus, pour ce type de projet, il me semble qu’il faut avoir une politique de communication qui tienne compte des possibles lenteurs et échecs ! Démarrer avec une communication trop optimiste, c’est le risque de donner du grain à moudre aux septiques dès les premiers ennuis. On peut aussi se demander s’il est vraiment envisageable de confier au couple pilote/ordinateur le traitement d’informations que l’être humain seul peut déjà difficilement maîtriser. Car à part lorsque l’engin fait «corps» avec le pilote (surf à foils par exemple), il me semble difficilement possible à un être humain de traiter les informations relatives à la hauteur de vol et aux réactions nécessaires à son maintient. Soit nous restons dans le purement mécanique, comme l’a si bien fait Greg Ketterman, soit il faut passer à de l’entièrement automatisé. Et cette dernière option ne semble pas très facile à mettre au point sur un engin mû par le vent. De plus, avec un tel système, sommes nous toujours dans le domaine de la propulsion éolienne ? 20 ans après la naissance d’Objectif 100, nous avons multiplié sa vitesse maxi par 1,5 en ne comptant que sur des organes « mécaniques » ou humains (le pilote d’une planche à voile) et c’est plutôt positif !

Et puis, comment Objectif 100 ne pouvait il pas s’attirer le mauvais œil en utilisant une unité de terrien comme nom de baptême ? Bon d’accord Objectif 53.99 nœuds ce n’est pas terrible. Peut être fallait il se contenter d’Objectif 50 ?     😉

//www.finot.com/
"O 100" en navigation – Site http://www.finot.com/

Epilogue

Qu’est il devenu ? Il semble qu’après avoir été exposé au conservatoire national de plaisance de Bordeaux (qui a fermé ses portes), le proto 1 ait fait l’objet d’une vente aux enchères en juin 1998 à Fontainebleau. Une des ailes a été photographiée par mon ami Jean François Daron près de Saint Malo en avril 2006 ! Il doit rester au fond d’un chantier, d’un garage, un bout d’aile ou une coque d’un des 3 prototypes siglé « RP« .

Comme toujours, rectifications, commentaires bienvenus !

Aile Objectif 100 – Photo JF Daron 10-04-2006
Aile Objectif 100 – Photo JF Daron 10-04-2006