Les foils en monocoques, tous des « DSS » ?

Derrière ce titre provocateur, se cache une interrogation née à St Malo devant les Imoca alignés avant le départ de la Route du Rhum. Est-ce que les  monocoques à foils d’aujourd’hui sont couverts par le brevet DSS ? Car si pour certains le brevet DSS ne concerne que l’utilisation d’un foil horizontal, le brevet est plus complet (peut être trop !).

1. Le DSS, c’est quoi ?

Le brevet DSS EP2004479B1 (pour Dynamic Stability System) a été déposé en avril 2007. Il décrit plusieurs configurations de plans porteurs pour monocoques. La plus connue est un plan porteur prévue pour être proche de l’horizontale une fois le bateau gité (fig 1 à 3). Il génère de la portance dynamique qui allège le bateau et accroit le couple de redressement.

Extraits brevet EP2004479B1 fig 3-8-17-19-23

La revendication 1 est la plus importante, voici une tentative de résumé (en cas de doutes, se référer au brevet) :

Voilier monocoque équipé d’une aile immergée pouvant être rétractée à l’intérieur de la coque ou déployée sous le vent. Cette aile est équipée d’un système permettant son déploiement. Son allongement est d’un rapport supérieur à 2/1. L’aile déployée génère : un moment de redressement qui limite le moment de gite et une force de soulèvement, sans toutefois faire entièrement décoller le bateau. L’aile déployée a un angle d’attaque compris entre 2 et 6°, elle est orientée à un angle compris entre 5 et 20° avec l’horizontale lorsque le voilier ne gite pas et sa longueur exposée est supérieure à 7% d’une hauteur du mat le plus haut…

2. Le cas des Imoca…

C’est après le Vendée Globe 2012/2013 que les cabinets VPLP & Verdier ont commencé à travailler sur la mise en place de foils pour Safran 2 et Banque Populaire VIII (le cabinet Verdier faisait partie de Team New Zealand). Il fallait, entre autre, contrecarrer la diminution du couple de redressement généré par la portance de la quille (l’angulation de l’axe génère une incidence donc de la portance). Le DSS, dans sa version la plus connue, pouvait être une piste de travail… Mais cet appendice ne développe pas de force antidérive et la jauge limite le nombre d’appendice à cinq. Il a donc fallu imaginer un design permettant de concilier portance verticale et force antidérive. En juillet 2014 le team Banque Populaire a vérifié la viabilité de cette piste en testant trois types de dérives sur un Mini 6,50, une classique et deux plans porteurs. C’est à partir de ces recherches qu’ont été mis au point les premier foils « Dali ». Mais, si vous poursuivez la lecture de cet article, vous verrez que cela faisait 20 ans que des dérives asymétriques permettaient d’alléger les 60 pieds…

Schéma F. Monsonnec 12-2018

3. Les bateaux potentiellement concernés

4. Antécédents ?

4.1 Ceux qui ont navigué

4.1.1 Foils déportés

Quelques monocoques avec foils déportés conçus avant 2007 et dont les plans porteurs participaient à l’équilibre latéral. Vous ne trouverez pas les bateaux dont l’équilibre est géré par l’équipage, ceux dont les foils ont une épaisseur suffisante pour apporter un certain volume, les Bruce foilers et les chien de mer.

Quelques monocoques à foils déportés réalisés avant 2007

4.1.1 Foils non déportés

PRB – Finot / Conq – 1996 – dérives/foils – Archimédien

Isabelle Autissier a été une des premières à tester une quille pivotante en 60 pieds sur son Ecureuil-Poitou Charente aussi équipé de deux dérives. Mais il faut attendre 1996 et PRB pour que les dérives soient asymétriques. L’année suivante Géodis, dans sa version 1997, est équipé de dérives du même type. Voici ce qu’en disait dernièrement (OF 10-12-18) Christophe Auguin  :

…Sur le mien, après le Vendée, on avait d’ailleurs testé ce qui pouvait préfigurer les foils pour faire New York – San Francisco, avec des dérives qui donnaient trois tonnes de poussée verticale à partir de 15-20 nœuds et la moitié du bateau décollait….

Ensuite, ces dérives vont de plus en plus s’écarter de l’axe, pour gagner en couple au point de presque devenir des dérives de Tjalks (Bateaux hollandais).

PRB – Professional Boatbuilder N°64 2000- doc Finot-Conq

Safran – VPLP/Verdier – 2007 – dérives/foils – Archimédien

Pour la première fois des dérives courbes sont installées sur un monocoque de course. Elles sont dirigées à l’inverse des dessins présents sur le DSS (fig 19). Les avantages mis en avant par les architectes dans Seahorse de déc. 2007 étaient les suivants (je rajoute que ces dérives sortent perpendiculairement, ou presque, du bordé) :

  • Bon compromis entre la portance et la traînée,
  • Les foils fortement incurvés se trouvent plus près de l’axe du pont,
  • Un effet d’amortissement positif en navigation…
Le même type de foils sur Paprec – photo F. Monsonnec 10-2010

4.2 Brevets et projets

Petite collection pour confirmer que la stabilisation de monocoques par des foils ne date pas d’hier. Je n’ai pas été en mesure de trouver trace d’un projet de Sylvestre Langevin (début des années 80) : un monocoque équipé d’un bras aux extrémités extensibles et terminées par des foils en T.

US1356300A – 1920 – Dès 1920, les frères McIntyre, publient un brevet avec comme introduction : « Notre invention concerne les embarcations à voile, notre but est de proposer des plans de stabilisation adaptés pour contrer la pression de retournement générés par le vent et maintenir ainsi la position sensiblement verticale de l’embarcation en fonctionnement ».

Poland Foiler – avant 1978 – Et oui, avant 1978 Richard Poland avait imaginé placer des foils en L de chaque coté de cette coque de 25 pieds. Le bateau a été construit et a navigué, mais sans les foils en L à l’incidence réglable…

AYRS #90 November 1978

US4635577 – 1987 – Voici des bras/foils qui effleurent la surface. Ce brevet démontre qu’il est possible de breveter deux fois la «même idée» car le frère jumeau existe plus tard en 97 (et ce n’est pas le seul exemple) ! Surtout, certains s’emploient à breveter ce que d’autres ont développé il y a bien longtemps. Les «Balance board boats» de Palk Bay (Inde), observés avant 1920, utilisaient déjà cet artifice !

FR 2877311 A1-1 – 2004 – L’histoire de ce brevet (cité dans le brevet DSS) mérite à lui seul un article. Comment le DSS à pu être déposé alors que 3 ans auparavant François Rougier, aidé de Marc Emig, présentait ce concept ? Voici deux extraits de ce brevet cette déclaration d’utilité publique*, cela se passe de commentaire !

* modification du 26/03/2019

Hydrofoils Applied to Canting-keel Yachts – 2006 – Les auteurs de cette étude, Richard S. Milne et Phillip J. Helmore, ont en 2006 étudié la possibilité d’installer des hydrofoils rétractables sur un maxi-yacht à quille pendulaire. Il s’agissait d’un projet de thèse de premier cycle achevé en 2006. Richard Milne a réalisé une grande part des travaux, maquettes, conception et fabrication des foils et du banc d’essai. Les co-auteurs ont présenté les résultats de cette étude lors d’une conférence internationale en 2008 à Sydney.

Extraits de « Hydrofoils Applied to Canting-keel Yachts »

Et si vous en voulez encore :  US3324815A – 1966 ; US3373710A – 1968 ; US3505968A – 1970  ; US3520267A – 1970 …

5. Analyse du brevet EP2004479B1

J’ai étudié le brevet DSS EP2004479B1 pour essayer de vérifier si les Imoca et autres mono à foils étaient couverts ou non par ce brevet. Voici un résumé des éléments que j’ai mis en avant. Il s’agit d’extraits de la partie en français du brevet, page 13 (travail aussi réalisé sur la partie en anglais).

Page 2 parties [0010] et [0011] – Ce brevet traite de l’ajout de portance pour réguler l’équilibre latérale d’un monocoque à quille : si l’appendice permet aussi de lutter contre la dérive, il pourrait ne pas être couvert par le DSS ?

Page 3 colonne gauche lignes 22 à 26 [0013] – La revendication 1 stipule que l’angle d’incidence est compris en 2 et 6° : utiliser une incidence supérieure à 6° (mais risques de  décrochage et trainée supérieure).

Page 3 colonne gauche lignes 26 à 31 [0013] – Le brevet stipule que l’angle du plan porteur fait un angle par rapport à l’horizontal compris entre 2 et 20° : concevoir un foil avec un angle entre l’horizontale et la partie portante (tip) et/ou de la partie antidérive (shaft) supérieure à 20 ?

Page 3 colonne droite lignes 7 à 11 [0015] – Les appendices couverts par le brevet  DSS sont positionnés à une distance du centre de gravité égale ou inférieure à 15% de la longueur totale : dans la mesure du possible, placer les foils à + de 15% de la LOA ? Rappel : la LOA c’est la longueur hors-tout ou longueur d’encombrement. Elle correspond à la distance entre les points extrêmes avant et arrière de la structure permanente du bateau. Ceci inclut les éventuels espars, balcons… Il est donc possible de jouer sur certains artifices ?!

Page 3 colonne droite lignes 16 à 19 [0015] – Ce brevet semble exclure les engins volants si mon analyse de la partie suivante est correcte : (f) …. et une force de soulèvement afin de soulever partiellement mais pas totalement le bateau hors de l’eau….

Trois des éléments cités sous forme de schéma.

6. Validation de mes idées, autres pistes

Pour valider mon analyse et collecter d’autres idées, j’ai envoyé mon travail à plus de 25 personnes potentiellement concernées : architectes, historiens, experts, navigants, passionnés. Le Team DSS, m’a  demandé pourquoi je m’intéressais au sujet et mon background. Malgré une réponse très détaillée, je n’ai pas reçu de réponse. Tant pis, cela n’excusera pas le fait d’avoir écrit des choses inexactes mais l’expliquera un peu ! Voici un résumé de cette consultation (France, UK, US…).

  • Le brevet DSS « ne peut prétendre inventer la stabilisation par foils d’un monocoque »…
  • Le DSS est un plan additionnel proche des ailerons de stabilité dynamique qui équipent les paquebots, ferries… « ailerons qui ne sont pas brevetés ».
  • Le fait qu’un brevet ait été accepté ne signifie aucunement qu’il soit défendable. Si un antécédent est démontré le brevet est invalidé.
  • Un brevet est « facile à déposer », mais difficile à maintenir, il faut payer une redevance tous les ans et dans tous les pays où on veut le maintenir.
  • Si le détenteur du brevet semble ne pas se manifester contre les teams Imoca c’est qu’il ne peut prétendre qu’à une récupération de royalties et les Imoca ne sont pas des entreprises lucratives.
  • Lorsque l’on règle les couts de la prestation à DSS, il semble que l’on ne paye pas les royalties. Un brevet est aussi un bon outil de communication.
  • La revendication 1 est fondamentale : si elle n’est pas validée, cela ne sert à rien de poursuivre.
  • La « vraie invention » est le système de rétraction du foil dans la coque.
  • La priorité du brevet est un foil exclusivement voué à la stabilisation d’un monocoque, les engins volants ne sont donc pas couverts par ce brevet. Le DSS, du fait de sa faible immersion, ne permet pas d’extraire intégralement la coque de l’eau.
  • Le système DSS, travaillant à la surface de l’eau, il est « particulièrement peu efficace ».
  • Un des arguments avancés pour prouver que les foils d’Imoca ne contreviennent pas le brevet, c’est qu’ils sont aussi conçus pour développer une résistance latérale.
  • Pour les IMOCA et certains 6.50, la partie de foils vouée à la stabilisation voire à la portance ne s’escamote pas dans la coque.
  • Un foil à inclinaison variable et d’angle supérieur à 20° par rapport à l’horizontale, permet de sortir de la protection du brevet DSS.
  • Les configurations autres que le « DSS standard », présentées sous forme de dessin (fig 17 par ex) auraient dû être protégées par leur propre brevet et non par un schéma.

7. Conclusions

7.1 D’une manière générale

  • Il n’a pas fallu attendre 2007 pour voir des monocoques utiliser des foils pour leur stabilité.
  • Si on ne s’attache qu’aux appendices rétractables dans la coque, dès 1997 Finot-Conq testaient des foils rectilignes.
  • En 2004, François Rougier dépose le brevet FR 2877311 A1-1 très similaire au DSS. Pour moi, il aurait dû empêcher le dépôt du brevet DSS !
  • Des projets de monocoques à foils en L existaient avant 2007 et donc avant 2015 (Imoca) : projet Poland Foiler de 1978 ; Richard S. Milne et Phillip J. Helmore en 2006.
  • Un brevet est un « objet » difficile à créer, plus que l’idée que l’on souhaite déposer ?
  • Pour les Imoca, la limitation du nombre d’appendices a obligé les teams à s’écarter du brevet DSS : salvateur !
  • D’une manière générale, des brevets très similaires existent !
  • Certains brevets couvrent ce qui semble « appartenir au quotidien » !

7.2 Pour les non volants

La question de la couverture de ce brevet peut se poser aux concepteurs de monocoques à foils. Ils peuvent :

  • Espérer passer inaperçu parmi tous les projets potentiellement concernés !
  • Espérer se défendre en évoquant les précédents supports à foils existants… ?
  • Développer un design qui sort de la « box » des revendications de ce brevet.

7.3 Pour les volants

Pour moi, mais je ne suis pas un spécialiste des brevets, la question ne se pose même pas, ce brevet ne concerne pas les engins volants ! Mais les idées ci-dessus restent valables…

8. Addendum

Je passe sur les brevets du même concept déposés après 2007… voici une partie qui pourrait s’appeler « d’autres y ont déjà pensé« …

Dans cette catégorie, je retiens une remarque que m’a faite François Rougier (brevet FR-A-2 877 311) : « est-ce que les nouveaux bateaux de la Cup ne tombent pas sous le coup du brevet FR2807006 de Martin Defline ? »

Je rajoute un dessin réalisé en  1970, ou avant, par Norman Riggs ! « On invente rien… »

Toujours dans la catégorie « je brevette la roue », messieurs Laurent et Jennett-Wilson, ont séparément breveté en 1965 le concept de prao amphidrome : les polynésiens avaient oublié de le faire… !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Quel avenir pour les Ultims « volants » ?

Route du Rhum 2018, Francis Joyon a gagné sur un bateau vieux de 12 ans et équipé de foils d’appoints. Et ce n’est pas pour me déplaire, pour l’homme et pour ce bateau historique (qui a connu des débuts difficiles).

Idec – F Monsonnec 04-11-18

Aucun des nouveaux « bateaux volants » n’a fini en état de marche. Les non passionnés par la voile sont pour beaucoup étonnés de voir autant de casse. Ils n’imaginent pas les forces en présence, la complexité de ces engins… Ils n’ont pas à l’esprit la RdR 2002 et ses 18 Orma au départ (les plus grands bateaux de l’époque), pour 3 à l’arrivée.

C’est malgré tout un triste spectacle. Bien avant le départ les journalistes et des coureurs avaient évoqué la complexité des supports, le manque de préparation de certains…. Mais la petite chanson d’avant le 04 novembre c’était tout de même « vous allez voir ce que vous allez voir ».

Banque Populaire IX et Gitana 17 – F Monsonnec 04-11-18

 1 – Ultimes, un point sur les forces en présence

Tout dépend bien entendu de ce que l’on appelle Ultim ou Ultime ou collectif Ultim ! Je vais m’en tenir qu’aux bateaux récents, de plus de 24 m (si j’en oublie un, merci de corriger !).

Les non volants
  •  Sodebo « 2018 » : trop lourd et trop vieux pour être équipé pour voler.
  • Idec sport : idem, quoi que, mais ce ne sera pas, semble t’il, avec Idec et Francis Joyon.
  • Spindrift : idem et trop long pour la classe Ultime 32/23
Les « volants »
  • Macif : analyse cause casse safran et perte du foil à réaliser. Fabrication de nouveaux foils, idem pour les safrans, renforcement flotteurs ? Je mets foils au pluriel, peut être que la résistance de ceux en place va être remise en question ?
  • Banque Populaire : retourné après la casse de son flotteur bâbord, bateau en cours de récupération (dans quel état ?).
  • Gitana 17 : flotteur avant tribord cassé et cela ne semble pas lié à un choc, analyse à réaliser, bateau à réparer…
  • Futur Sodebo : en construction, il est encore temps de revoir certains points !
  • Nouveaux canots : le patron d’Idec, ne dirait pas non si Francis Joyon est partant…

2 – Donc ?

L’essai Route du Rhum n’a pas fait de cadeau à cette nouvelle catégorie d’engins. Ces bateaux restent, pour moi, des trimarans à foils d’appoints équipés de grandes ailes. Les oiseaux ont peut-être sauté du nid un eu top tôt. La course Brest Océans a aile aussi du plomb dans l’aile.

Je parie que certaines équipes vont mettre en avant l’interdiction de régulation pour expliquer la casse. Avec une régulation électronique, les Ultimes auraient été mieux réglés, plus volants, abrités des vagues… S’ils ne le font pas, ce sera sûrement de peur qu’il leur soit reproché d’occulter les vrais problèmes.

Pas besoin d’être grand clerc pour savoir que les problèmes de ces bateaux étaient et sont toujours :

  • la résistance/la fiabilité des foils, mais pas seulement des appendices (ce qu’a démontré cette RdR),
  • la régulation des foils, plans porteurs dérivés de ceux utilisés pour l’America’s Cup et donc développés pour un plan d’eau protégé et un équipage de 11 équipiers en AC72 et 6 en AC45.

La voile fonctionne par cycles, il y a eu le gigantisme en monocoque (Club Med, Vendredi 13)…. les Formules 40, les Orma, les Mod 70…. j’en oublie. Beaucoup de supports naissent et se développent à vitesse grand V avant de disparaitre bien souvent encore plus vite pour des problèmes de coût ou de fragilité. On ne sait pas s’arrêter à temps, se remettre en question. Mais je ne souhaite pas être un oiseau de mauvais augure….

Après ce tableau bien négatif je pense que l’on ne va pas vers une remise en question du concept ! Trop de teams ont communiqués sur le fait que leurs bateaux volent. Les équipes vont donc analyser, consolider, réparer, faire réaliser de nouveaux appendices…. Par contre, je pense qu’il doit y avoir de la tension au sein des teams et des cabinets d’architecture et entre ces deux entités. J’aimerai être une petite souris…

A suivre, nous allons bientôt en apprendre un peu plus. Il y aura beaucoup d’intox mais les journalistes vont sûrement fouiller, ils ne vont pas passer à coté d’un sujet aussi passionnant. Souhaitons un avenir radieux à ces bateaux…

Hydrofoils, quel plan de vol pour le futur ?

Et oui, je vais faire un peu de prospective, tenter de lire dans la poussière de carbone. Oh, je ne vais pas faire des prévisions à un siècle, juste pour les années à venir (je ne me mouille pas)… C’est risqué et peut faire peur si on se penche sur le travail de ceux qui se sont essayés à prévoir l’avenir ! Même si, sur le nombre d’écrivains ou scientifiques certains étaient de vrais visionnaires.

Quelques couvertures de revues techniques, nous ne sommes pas loin de la SF…

Modern Mechanix March 1930 – Everyday Mechanics Oct 1930 – Modern Mechanix Feb 1933
Popular Science March 1933 – Modern Mechanix Jan 1934 – Popular Science Jan 1936
Popular Science April 1939 – Tekhnika Molodezhi августейший 1958 – Népszerű Technika Június 1959

Je vais maintenant « déverser » ci-dessous quelques éléments qui portent déjà en eux une part de partie pris !

1. Quelques points de repère

Où en sommes-nous de la mise en place d’hydrofoils dans le but de faire voler un engin flottant propulsé par un moteur, la force vélique ou musculaire ?

Catafoil premier voilier volant – F Monsonnec 13-11-13

Williwaw premier hydrofoil hauturier– F Monsonnec 07/2013

Même si pour les non initiés, et pas seulement, le foil peut encore paraitre une innovation, en un peu plus d’un siècle de très nombreux supports volants ont déjà vu le jour. Même un doris à foils, il reste peut-être le bateau de plage gonflable, qui « s’y colle » ?

Un Dory ou Doris à foils – Tampa Bay Times 17 sept 1968
2. La troisième période

Intéressons nous plus de plus près aux engins à propulsion vélique. L’épopée des voiliers volants peut être découpée en trois périodes : l’air des pionniers, l’heure des passionnés, l’époque des experts. Cette dernière phase est celle d’une professionnalisation du foil. Elle se poursuit et le « foil s’installe ».  Les amateurs hésitent à se lancer. Peut-être par peur du ridicule, par manque d’habilité (le bricolage est passé de mode)… Surtout, l’enthousiasme pour ce qui pouvait passer il y a encore quelques années pour extraordinaire s’essouffle ou va s’essouffler !

3.  Quelques données qui prouvent que le public est « blasé » !

Blasé ne veut pas dire non intéressé, juste que le foil est, ou va devenir, un outil logique, accepté (d’accord, il suffit d’ouvrir les yeux pour le savoir !).

3.1 N gram

N gram, cet outil linguistique permet d’observer l’évolution de la fréquence de mots à travers le temps à partir des documents scannés par Google. Mis en service en 2010 il n’a plus été mis à jour depuis 2013. Mais c’est largement suffisant pour voir que nous sommes bien dans une phase descendante !

Les piques de 1964 et 65 semblent correspondre au lancement en 1965 du AGEH [Experimental Auxiliary Hydrofoil] Plainview

3.2 Google Trends

Google Trends calcule le nombre de recherches d’un mot clé par rapport à l’ensemble des recherches sur Google. Le graphique se passe de commentaire, petite hausse en juin 2017, vive la Cup, mais quelle chute depuis 2004 !

Très amusant de voir que comme pour la vente d’arrosoirs, les recherches sont saisonnières ! En hiver on se passionne moins pour les foils.

3.3 Visites du blog Foilers

Enfin, le nombre de visites sur ce blog est en baisse. Il y a au minimum deux raisons à cela, le contenu et l’intérêt pour le sujet… J’en profite pour rappeler que ce blog est ouvert aux bonnes volontés. Si je fais confiance à la courbe polynomiale, en septembre 2020 il n’y aura plus de visite sur ce blog (gloria victis) !

4. Pourquoi le foil va s’installer et pourquoi maintenant ?

Si le foil ne date pas d’hier, il a fallu un siècle pour qu’il soit réellement accepté dans le monde de la propulsion vélique. Et pourtant, de très intéressants supports ont vu le jour. Pour ne parler que des plus connus, le Trifoiler (40 bateaux produits par Dan et Greg Ketterman, 164~ par Hobie de 1995 à 1999 + quelques bateaux français), le Windrider Rave (136 de 1998 à 2003).

Pourquoi aujourd’hui ?

Avant, c’était trop tôt, le foil ne faisait pas partie des attentes.

  • Désormais, les engins à hydrofoils sont « identifiées » grâce aux images de Moths mais surtout aux catamarans de l’America’s Cup. Maintenant, on peut les faire rentrer dans un cadre, ce sont bien de vrais bateaux !
  • Par ce que les nouveaux marins ne veulent pas avoir le même « bateaux que papa». Beaucoup de pratiquants aiment utiliser des supports différents, technologiquement innovants, la grande époque du dériveur roi est loin derrière nous, celle du catamaran de plage idem, la pratique de la planche a connu son apogée… ces supports existent toujours mais ce ne sont plus les rois.
  • Le foil apporte un « coup de boost » à certains produits. Accroissement des performances pour certains supports et certaines conditions, nouvelle plage d’utilisation, nouvelles sensations d’où la venue de pratiquants moins intéressés par les supports plus classiques.
5. Bon et pour le futur ?

Il ne reste plus beaucoup d’engins qui ne se sont pas vu attraper, sangler sur une table d’opération pour une greffe de plans porteurs. Que reste-t-il à faire ? Pour certains pas grand-chose, pour d’autres « tout » ou l’essentiel : la maitrise ! En effet, qu’est ce qui est le plus difficile : faire voler ou « bien faire voler » ?

5.1 Retour sur les différents types d’engins déjà greffés.

La situation actuelle pour les mêmes engins que ceux présentés dans la partie « Quelques points de repères ».

Avec pour les caractéristiques, « Situation » et « Vol » une notation de 1 à 5.

5.2 Quelles conclusions en tirer ?

Des évidences !

  • C’est en haute mer que le plus dur reste à faire. Pour ces engins, nous n’en sommes qu’au début, à l’air des pionniers. Combien de gros bateaux ont volés ?
  • Pour les petits engins, où ceux utiliser en « zone calme », beaucoup de développements ont déjà été réalisés.
  • La prise en main de ce type d’engins reste difficile. Pour que le foil s’installe il faut des supports adaptés à l’utilisation du plus grand nombre et ça ce n’est pas gagné… !
6. Alors, un peu de prospective ?

En premier lieu pour les engins sans moteur.

6.1 Les coups d’une fois !

La mise en place de foils sur certains supports risque de rester des « coups médiatiques » ou le fruit du travail « sans suite » de passionnés : aviron, surf, body board, Optimist à foil… ce n’est pas un jugement sur la qualité ou l’intérêt des engins réalisés !  Attention à ne pas céder à la tentation du foil gadget : on peut le faire, alors on le fait. Pour le plaisir oui, mais pour une commercialisation ? Est ce qu’il existe vraiment un marché ?

6.2 Les spécifiques

Certains supports existent et sont performants mais la demande est limitée et va sûrement le rester : engins mus par les mouvements du corps comme l’Aquaskipper, « pédalo » à foils ou le Air Chair…

6.3 Les avec et sans

Certains supports vont cohabiter, versions avec et sans foil, sans que l’arrivée des foils n’enterre les versions archimédiennes : dériveurs (Moth, Laser…), catamarans, planches, kites, mono et multi de régates et hauturiers. C’est dans cette famille, que les évolutions vont être les plus importantes. Mais attention, les limites existent toujours : ventilation, cavitation, résistance de matériaux, complexité de fabrication, résistance au stress et au bruit des pilotes, technicité, coûts, dangers… !

6.4 Cette évolution se fera de cette manière,  si…

Si pour les engins de « plage » les porteurs de projets et architectes ne proposent pas seulement des engins chers, fragiles, difficilement domptables et dangereux… Il faut des produits grand public, techniquement et économiquement.

Si les organisateurs d’évènements, les journalistes, ceux qui peuvent influencer l’image de cette catégorie d’engins, ne mettent pas seulement en avant les pro. du foil et ne véhiculent pas qu’une image de sport extrême et élitiste.

Mais le principal obstacle au développement de ces supports reste la régulation. Aussi bien pour les engins de petite taille, que « monsieur tout le monde » doit pouvoir faire voler sans avoir fait l’école du cirque que pour les engins hauturiers qui font face à des conditions changeantes et extrêmes. Je ne vais pas revenir sur les pistes de résolution de ce problème de régulation, j’ai assez écris sur le sujet :

Dans mon dernier article traitant de ce sujet (35ème…) j’écrivais en conclusion : « il ne reste plus pour voler en mer que » :

  • de voleter, un coup sur l’eau, un coup au dessus,
  • de réguler mécaniquement à condition de résoudre les problèmes d’échelle,
  • de réguler électroniquement,
  • de me donner tort en arrivant à développer un foil en L2.0 efficace même en haute mer ! »….
7. Le bateau à moteur, un cas particulier !

Comment analyser le fort développement des hydrofoils à moteur dans la première partie du siècle dernier, son apogée dans les années 70 et la presque extinction de cette famille ? Pourquoi ces engins, pour certains si aboutis et mis au point par de très grandes firmes, ont disparu des radars ?

Voici quelques raisons : faible efficacité (même des engins régulés électroniquement), coût de construction et d’entretien, fragilité, consommation, encombrement, gain de vitesse pas vraiment nécessaire et gap pas si important par rapport aux nouvelles carènes, plus grande détectabilité des navires militaires…

Voici donc un bon petit paquet de raisons, qui ne sont peut être pas toutes justifiées, mais qui interpellent quand aujourd’hui certains architectes, écoles… mettent en avant le possible développement de grands engins théoriquement plus économiques !

Bien entendu, les matériaux, la connaissance des profils, les motorisations ont évolués. Mais le gain est il suffisant pour gommer les raisons de l’abandon des hydrofoils à moteurs, par exemple ceux de l’US Navy ?

7.1 Pour les engins de petite taille (1 à 10 m ~)

C’est en effet jouable mais ce n’est pas révolutionnaire. Mêmes conclusions que pour les voiliers, il y aura des engins volants et non volants. Merci aux progrès de la conception et de la construction des foils, de la motorisation électrique… : engins moins bruyants, moins générateurs de vagues, plus économe en énergie ?

7.2 Pour les engins « lourds » (+ de 10 m ~)

Et oui car certains n’hésitent pas à faire miroiter la création de transport de charges à foils ! Et là c’est « amusant ». C’est oublier que les hydrofoils n’aiment pas le poids, oublier que la surface évolue au carré de l’échelle mais que le volume (et donc le poids) au cube. Il arrive un moment ou la surface des foils est déraisonnable pour la trainée, la résistance, l’encombrement… Et pourtant elles étaient belles les illustrations de monstres à hydrofoils à propulsion nucléaires !

Atomic Ship – Popular Science mars 1959

Et pourtant, il y a presque 70 ans, les hydrofoils semblaient installés !

The News Messenger Sat Jul 9 1960
8.  Conclusions

Eric Tabarly avait il raison en 1987 de dire : « Un jour tous les voiliers voleront » ?

Avec tout le respect que je dois à ce grand homme, et bien Non !

D’accord, mais pourquoi ?

Même si je suis un passionné de foils de longue date, je pense entrevoir leurs défauts et limites et je n’imagine pas les plans d’eau colonisés par les hydrofoils, zébrés par le sillage de fines lames. En effet, même si on résout tous les problèmes et ils sont nombreux (poids, résistance, encombrement, coût, régulation, prise en main…), tout le monde ne souhaite pas voler !

Non, nous n’allons pas assister au raz de marée annoncé. Quand de nouveaux matériaux ont vu le jour, et ont été en mesure de remplacer le bois, comme l’aluminium, l’acier et surtout les composites, certains ont imaginé que le bois allait être supplanté, mais que nenni ! Et non, il faut de tout, pour tous les budgets, tous les cahiers des charges et toutes les sensibilités… Les supports à foils ne vont pas effacer ceux sans foil, comme les deux roues motorisées n’ont pas tués le vélo ! On assiste même à de fabuleux retour en arrière (temporaires ?) dans certains domaines comme celui du support musical : disque de zinc puis de cire, vinyle, CD, formats numériques, musique dématérialisée, pour un « retour » au vinyle ! Idem pour l’horlogerie avec la réédition des montres à cristaux liquides !

En 2011, j’ai tenté de faire un petit voyage au cœur des motivations (« Le rêve d’Icare… ! »). J’essayais alors de déterminer ce qui pousse les passionnés de foils à voler et je proposais 4 pistes. Les voici et, en réponse, pourquoi tout le monde ne souhaite pas voler !

  • La soif de vitesse

Mais celui qui préfère flâner au fil de l’eau ne sera pas tenté par le foil et le bateau du flâneur sera souvent trop lourd pour voler. Voici le commentaire trouvé sur la page Facebook de Loïck Peyron suite à la mise en place d’une vue d’artiste de son projet d’hydrofoil : « Humm, très intéressant !!!! Enfin, si on veut aller vite ! »,

  • L’intérêt technologique

Idem, les accro. des vieilles coques, des technologies d’antan, n’ont rien à faire de nos plans porteurs aiguisés.

  • La volonté de faire les choses autrement

Mais si le foil se démocratise, voler ne sera plus si extraordinaire (voir plus haut la partie sur le public blasé). Dans les années 80 oui, il fallait comprendre, réaliser ses propres foils, oser…

  • Le désir de voler

Mais ce serait sans compter sur le désir d’aller sur ou dans l’eau. Peut être par ce qu’on y a tous séjourné environ 9 mois et que nous sommes constitués à 65% d’eau ! Ou seulement par peur des atterrissages/amerrissages ?

Donc, tous les voiliers ne voleront pas car ce sont au départ des bateaux et l’humain continuera à apprendre à naviguer et à aimer être au contact des éléments sans s’en détacher. Et le retour de bâton pourrait même couter cher. Le marché du foil n’est pas aussi important que certains l’imaginent et il n’y aura pas de la place pour tout le monde. Sans compter que l’image du voilier volant va prendre en pleine face les accidents, casses…

Mais peut être suis-je pas assez imaginatif, pessimiste… ? Rendez-vous dans 10 ans pour en reparler ! Ou avant ci-dessous !

 

Gitana 17 en images

Vidéo

Vous n’êtes sûrement pas passés à coté des superbes images de Gitana 17 en vol. Dans le doute, les voici :

Photos

Pendant que certains bossent d’autres terminent leurs vacances, sous le superbe soleil Breton. Un petit tour sur les pontons de « La Base » s’imposait pour admirer Gitana 17 et faire quelques photos (en cliquant dessus, vous obtiendrez si besoin un format un peu plus grand).

Gitana 17 vu de l’avant photo 1 – F Monsonnec 04-09-17
Gitana 17 vu de l’avant photo 2 – F Monsonnec 04-09-17

Sur la photo ci-dessous, on peut voir le vérin monté sur le flettner de la dérive, il agit vraisemblablement sur le volet (flap horizontal) de cet appendice (si besoin voici une Image de la dérive et en Vidéo à 1 mn 33).

Tête de dérive – F Monsonnec 04-09-17

Ce n’est pas très net, il a fallu que je zoom pour prendre le foil en photo puisque je n’ai pas été autorisé à monter à bord (j’ai tenté le coup, mais non, ce qui se comprend aisément), la partie portante des foils avant a une forme « d’aile de mouette »…

Foil babord – F Monsonnec 04-09-17

Les foils pivotent, je pense, autour d’un axe disposé en bas des puits. En haut des puits, ils sont insérés dans une « cage » (carbone, titane, plastique à faible coeff. de glissant…) qui pivote par rapport à l’axe longitudinal du bateau pour accepter les variations de courbure de la partie antidérive (shaft). A l’arrière de cette cage se trouve la tête d’un vérin qui permet de déplacer le haut du foil d’avant en arrière, donc de régler l’incidence. Le réglage du cant, ou inclinaison latérale du foil, ne semble pas possible. « Juste » un réglage du rake. Mais la courbure du shaft n’est pas régulière, l’angle du plan porteur évolue donc en fonction de l’enfoncement.

Puits de foil photo 1 – F Monsonnec 04-09-17

Ce n’est pas facile à voir, mais sur le coté droit de l’image ci-dessous, une lumière est visible dans la « l’épaisseur du puits ». C’est le rail de guidage tribord de la cage du foil.

Puits de foil photo 2 – F Monsonnec 04-09-17

« Petite strat » sur le vit de mulet avant la prochaine sortie prévue mercredi 06 (et donc peut être bientôt une nouvelle vidéo !?).

Vit de mulet – F Monsonnec 04-09-17

Les safrans sont deux belles pièces cachées dans leur « coqueron » aérodynamiques. Le mécanisme de remontage, et surtout de maintien en position basse, n’est pas très évident à comprendre. Il faudrait monter sur le foil ou être sur un « zod » pour ausculter la mécanique. Des pièces en métal usiné sont visibles ainsi que des rails courbes… Une chose est certaine, en tête de foil se trouve un vérin Harken qui manœuvre le flap.

Safran photo 1 – F Monsonnec 04-09-17
Safran photo 2 – F Monsonnec 04-09-17

La partie supérieure de l’arrière de la coque centrale (derrière le bras) est un entoilage très esthétique et aérodynamique.  Admirez ce beau ciel bleu et cette luminosité, on se croirait dans la marina de Pointe-à-Pitre !

Gitana 17 vu de l’arrière photo 1 – F Monsonnec 04-09-17

La forme de l’arrière de cette coque est presque en Canoë. Cette poupe n’est pas sans rappeler celles de Pat’s ou de Quiksilver, plans du sorcier Dick Newick.

Pats trimaran Newick à arrière canoë – F Monsonnec juin 2014

Visible aussi sur la photo suivante, la forme « d’aile de mouette » du foil. Et en arrière plan la BSM et la construction du plus grand toît photovoltaïque de France sur le K2.

Gitana 17 vu de l’arrière photo 2– F Monsonnec 04-09-17

Je n’étais pas seul à observer « G 17 », un team concurrent se baladait et comme moi essayait de déterminer le fonctionnement des éléments visibles.

Team « X » en observation – F Monsonnec 04-09-17

Au détour d’un ponton, une « vielle connaissance », Voilavion V2 cata à foils au gréement inclinable.

Voilavion V 2 – F Monsonnec 04-09-17

Régulation…

La régulation de ce bel engin peut se faire de diverses manières :

  • de manière « naturelle » puisque ce type de foils en L 2.0 peut voir son extrémité sortir de l’eau et donc perdre en surface (fonction de l’inclinaison des différentes parties les unes par rapport aux autres),
  • par modification de l’angle d’incidence du foil (rake),
  • par ajustement des flaps des safrans,
  • par rotation du volet de la dérive ?

Alors quelles « manettes » seront utilisées ? Je n’en sais rien ! Toutes, séparément, ou pour certaines ensembles, en fonction de l’importance de l’action désirée, des conditions…

Maintenant la question que certains se posent, régulation électronique ou pas ? Pour moi, NON, pas dans un premier temps. Car même si le sujet est régulièrement évoqué je ne pense pas que la technologie nécessaire a été développée (pour ce type d’engins). Et il y a suffisamment à faire sur ce type de bateau avant de passer en mode régulation électronique. Mais s’il ya bien un team qui a dans l’idée de développer une régulation de ce type, c’est bien le team Gitana (à mon grand désespoir !!).

A lire, la très intéressante interview de Guillaume Verdier dans Voiles et voiliers 559 et dont voici un extrait :

  • Voilesetvoiliers.com : Vous devez regretter que la classe Ultim n’autorise pas l’asservissement des foils…
  • G.V. : Les histoires de politique de classe, je m’en fiche. Nous aurons l’asservissement ensuite. Ils le brancheront et le débrancheront quand ils voudront. Il faut faire en sorte que le bateau soit auto stable. C’est plus important que tout…

 

Une nouvelle fois, j’espère ne pas avoir raconté top de bêtises…

 

Complément du 08/09/2017

Suite au message de Gurval sur l’utilité de l’habillage des safrans (message du 08/09/17), voici un complément en image.

Vérin en tête de safran, il est placé « à l’envers », il doit actionner une biellette qui pousse la tige de commande du flap.

Vérin en tête de safran – F Monsonnec 04-09-17

Vue rapprochée de l’arrière de l’habillage ou coqueron de safran (je sais, un coqueron c’est fermé !). Pour moi, il protège la structure qui guide la remontée, les bouts de manœuvre (je n’ai as pu voir si c’était hydraulique), les pièces de fixation en position basse et haute, le système de rotation du safran, l’hydraulique de la commande du flap…

Habillage système de remontage safran – F Monsonnec 04-04-17

J’en profite pour poser une question, qui a une piste d’explication pour la forme en « aile de mouette » des foils principaux ? Ci-dessous un dessin fait à la va vite (ICI une photo en vol )… Cette forme permettrait t’elle de créer un palier de perte « rapide » de la surface dès le début de la sortie du foil, de limiter la ventilation… ?

Petit détail qu’a soulevé un autre lecteur, le fait que les foils ont été annoncés comme les plus grands réalisés pour un voilier avec une longueur de 5.5 m (OF 18/07/2017). Voici une estimation de la longueur de la partie « droite » des foils de l’Hydroptère sur une des premières versions : 5.75 m sans le winglet. Estimation longueur Winglet 0.85 m. Long TT estimée foil développé 6.5 m.

Régulation électronique, on y arrive !?

La boucle

Certains vont se dire « il tourne en boucle ». Comme une boucle de régulation, je vais une nouvelle fois aborder le sujet de la régulation électronique. Et pourtant, je me suis très longuement étendu sur la question (voir si besoin « Quel futur pour la régulation »).

Et ceci même si à LSA 2016 des passionnés du capteur ont tenté de me faire admettre qu’il n’y aurait pas de différence entre un système de régulation mécanique et électronique. L’idée étant que :

  • dans un cas la mesure est physique et l’information et l’action mécanique,
  • dans l’autre la mesure est optique (ou de position angulaire) et l’information et l’action électrique ou hydraulique.

Au final, il n’y aurait que les méthodes de mesure et d’action qui seraient différentes…

Alors pourquoi je reviens sur le sujet ?

Par ce que le team Gitana travaille sur ce type de régulation suite aux essais réalisés sur son Mod 70 (maintenant Maserati).

Que les nouveaux types de foils en L ou J, de plus en plus présents, sont instables de nature, et pour gagner en performance, et que l’équipage ne peut pas tout gérer et tout le temps.

Que la solution de la régulation électronique est régulièrement proposée dans les commentaires des lecteurs !

Que dans le Voiles et voiliers N°549 de novembre 2016, Paul Fraisse directeur de NKE évoque à propos du pilotage automatique : «… Sous pilote, ce sera difficile d’obtenir un résultat correct sans asservir le foil, ce qui est pour l’instant est interdit par la jauge »…

Que sur le la version web de V&V le sujet est abordé dans un récent article (merci Christian) « Bientôt l’air des maxi multicoques volants ».

Démarré en mai 2016, j’ai patiemment attendu que les choses se précisent pour mettre en place cet article !

Rappel

Depuis l’Ostar 1976, et l’avènement des pilotes électriques (monocoque géant Club Méditerranée), l’électronique prend une part de plus en plus importante dans le pilotage des voiliers et pas seulement en solitaire.

Vous avez un doute sur ce point ? Visionnez ce lien de Voiles et Voilers sur les travaux du team Sodébo sur le pilote auto du trimaran Ultim. Le bateau est lors d’une traversée à 95 à 98% du temps sur pilote auto. Thomas Coville ne prend la barre que par nécessité ou pour se détendre : « je vais m’offrir de temps en temps le plaisir de barrer » !

Après la direction, c’est maintenant le pilotage de la hauteur de vol qui risque d’être sous-traité aux ordinateurs. Il reste le réglage des voiles mais pour combien de temps (Mer Agitée a développé des penons électroniques) ? Cela ne retire en rien le mérite des pilotes, mais pose (pour moi) une question d’éthique que le WSSRC (World Sailing Speed Record Council) avait déjà balayée en 2012 en ouvrant la porte à la régulation électronique quand le team l’Hydroptère a travaillé sur le sujet.

Club Méd 72 m et des pilotes électriques
Club Méd 72 m et des pilotes électriques

Amusant

Lors du tour de Belle-Ile 2015, le Team Gitana (rappel, qui travaille sur la régul. électronique) avait réclamé contre le Team Groupama qui utilisait l’énergie électrique pour régler ses foils. Et pourtant, ce n’était que des vérins électriques pour anguler les foils et non de la régulation. L’AC45 Groupama n’avait pas été classé….

 

Credit Y.Zedda-Groupama
Credit Y.Zedda-Groupama
Physalia, méduse à voile
Physalia, méduse à voile

Vive la voile !

N’oublions pas que la voile c’est l’utilisation par l’humain d’une force naturelle, le vent. Pour moi, le pilotage via l’électronique et l’informatique nous éloigne de la maitrise par l’homme. Est-ce qu’il viendrait à l’idée d’un pilote de planeur ou de char à voile d’être assisté ou remplacé par un pilote automatique (même si des essais sont réalisés sur des drones planeurs, mais ce sont des drones) ?

Le cerveau ou le cœur du bateau : non ce n’est plus vous
Le cerveau ou le cœur du bateau : non ce n’est plus vous

Quelques raisons d’être contre la régulation électronique

Solution de simplicité !

C’est en effet peut être « plus simple » de récupérer les données de capteurs optiques, de les traiter et d’envoyer une information à un vérin que de concevoir un système mécanique !

Il existe pourtant de nombreuses solutions qui ne demanderaient qu’à être améliorées.

En termes de simplicité, c’est aussi celle d’éviter de longues heures d’apprentissage. Il y a quelques années, un passionné de kite et d’électronique avait évoqué sur la toile sont projet de régulation électronique d’un kitefoil : « pour faciliter la prise en main ».

Je ne nie pas que techniquement, il peut-être passionnant, et pas si simple, de mettre au point un tel système de régulation.

 

Fuite en avant

Un pilotage automatique de plus.

Dans le cas qui nous intéresse, il s’agit de foils en L2.0. Foils instables mais qui en contrepartie permettent d’obtenir de bonnes performances. Instabilité qui exige une régulation rapide et fine en termes de réponse. Le choix d’un type de foil, non pilotable humainement en solitaire et sur une longue distance, nous obligerait donc à utiliser une régulation électronique. C’est exactement ce qui est mis en avant dans l’introduction de travaux d’étudiants des Arts et Métiers Paris Tech : « …dans le but d’améliorer encore les performances de ces formules 1 des mers, il nous a été demandé de travailler sur le développement d’un système qui permettrait l’utilisation de foils instables plus performants tout en gardant un vol stable ».

 

Sans contact avec l’élément

C’est un système dématérialisé, sans contact, déconnectée de l’élément.

La régulation mécanique est « basique », même si elle peut être fine, elle dépend ELLE de forces liées à la mer (palpeurs en avant ou trainées) ou au vent (force sur l’écoute comme sur Monitor).

 

Sans l’énergie du vent

La régulation électronique dépend de capteurs qui n’ont rien de naturel. Ils fonctionnent à partir d’une énergie, l’électricité, rarement obtenue à partir du vent ou de la progression du voilier.

Une nouvelle fois, le voilier devient encore plus dépendant d’une énergie extérieure (un bateau à moteur !).

Point défendu par l’ISAF qui insiste, à juste titre, sur le respect des règles 42 & 52 : voir ISAF un peu plus bas.

 

La réussite des mathématiciens

Ce type de régulation, donne les clés de la réussite aux ingénieurs électroniciens, informaticiens… plus aux architectes et coureurs.

Comme le dit Vincent Lauriot-Prévost dans CAL 68 de Mars-Avril 2016 à propos du pilotage des foils pour la Cup (même pas de la régulation électronique) : « Actuellement, la plupart des fonctions est actionnée hydrauliquement … C’est devenu un problème d’ingénieurs électronicien et hydrauliciens…. ».

Mais on peut aussi penser l’inverse. Comme l’expliquait Xavier Labaume dans son commentaire de l’article « Foils en L 2.0 – réflexions » : « … avec un foil asservi par électronique, l’architecte/l’ingénieur conçoit le tout, le constructeur fabrique/assemble, le marin peut modifier les courbes de réponse en temps réel pour par exemple modifier les curseurs risques/performances, hé bien la place des hommes et leurs rôles sont à peu près les même…».

Mais cette place de l’humain n’existerait, pour moi, que temporairement lors de la phase de mise au point de cette technologie. Un outil de ce type n’aurait pas pour vocation d’être modifié ou alors que très rarement. Rapidement, l’objectif sera de matérialiser l’état de la mer, de tenir compte d’un ensemble de paramètres, assiette bateau, vitesse, force du gréement…. de les exploiter dans un outil qui gérera la portance et la finesse à la place de l’homme. L’objectif final étant de gagner en qualité de mesure, analyse, réaction… et de libérer du temps pour d’autres actions. Celles pour lesquelles l’homme doit encore intervenir !

 

« Caractère marin »

On risque d’assister à des abandons pour des problèmes de régulation car l’engin aura perdu une grande partie de son potentiel.

Comme le souligne Yvan Bourgnon dans son livre Gladiateur des mers : « L’aberration est de voir de plus en plus de skippers abandonner une course océanique à cause de la perte d’une simple girouette en tête de mât qui ne donne plus la direction du vent… ».

Il y a quelques semaines je lisais le « coup de gueule » d’un éditorialiste sur la maitrise de la communication qui faisait perdre l’intérêt du suivi des courses. La maitrise des bateaux par l’électronique et/ou les abandons pour cause d’électronique déficiente, risquent de rendre les courses inintéressantes et de diminuer la passion du public. Car le public est majoritairement intéressé par l’aventure, la maitrise des éléments, plus que par la prouesse technologique !

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WSSRC

Le WSSRC est l’instance qui régit les records de vitesse à la voile. Début 2012, les règles de cet organisme ne permettait pas l’utilisation d’une régulation électronique mi 2012 elles ont été modifiées et l’ont été une nouvelle fois et vont, encore plus dans le sens de la possibilité d’utiliser un asservissement électronique.

21. Sailing rules

……

b. Manual operation

Unless categorized as ‘a vessel using powered sailing systems’ (21c), only human power may be used to work the vessel during the attempt, with the following exceptions:

i. Electricity may be used for instrumentation, navigation, communication, automatic steering and for domestic purposes such as lighting, heating, cooking etc. Generators including motors, solar panels, wind or water turbines can be used to provide electric power, together with the appropriate batteries and control gear. Mechanical power may be used for charging batteries, pumping bilges, loading, unloading or transferring ballast, for weighing anchor and for the powered and automatic control of in-water appendages. The operation of engines, motors, pumps or in-water appendages must not provide any element of propulsion.

international-sailing-federation-isaf-logo

ISAF

Deux points de la réglementation ISAF (International Sailing Federation) limitent l’utilisation d’une régulation électronique.

42 Propulsion – 42.1 Règle de base

Sauf quand cela est permis dans la règle 42.3 ou 45, un bateau doit concourir en utilisant seulement le vent et l’eau pour augmenter, maintenir ou diminuer sa vitesse. Son équipage peut ajuster le réglage des voiles et de la coque, et accomplir d’autres actions de navigation en bon marin, mais ne doit pas bouger son corps autrement pour faire avancer le bateau.

52 Energie manuelle

Le gréement dormant d’un bateau, son gréement courant, ses espars et appendices mobiles de coque doivent être réglés et manœuvrés uniquement par la force fournie par l’équipage.

L’ISAF aurait critiqué le WSSRC lorsqu’il a modifié les règles afin d’intégrer les travaux de régulation électronique de l’Hydroptère…

En 2010, l’ISAF à signalé à la FFV, et à l’organisateur Pen Duick, différentes infractions aux règles de l’ISAF :  vélo de Groupama (voir règle 42), système de largage automatique des voiles… En 2013, mêmes remarques de l’ISAF sans, semble t’il, de réaction du coté français.

Et la régulation mécanique par rapport à cette régle ? C’est le marin qui fait avancer le bateau qui génère alors le déplacement donc la force qu’utilise le système mécanique.

La régulation électronique ne semble pas irriter que l’ISAF puisque le collectif Ultim est aussi contre l’idée développée par le team Gitana. C’est d’ailleurs pour cela que le Team Gitana développe son projet de foils régulés hors du cadre de ce collectif.

Alors, bien sûr, on peut critiquer les règlements, dire que ce sont des freins à la créativité, que les IMOCA et ULTIM ne seraient pas là sans des classes plus ou moins ouvertes. Mais l’absence de règles c’est aussi le risque d’aller vers des extrêmes : longueur, fragilité, coût… qui ont tuées certaines classes : F40, Orma, Mod 70 (pour ne parler que des plus récentes).

Contacts

J’ai essayé d’obtenir l’avis de la FFV (5 personnes) et de l’ISAF (2 prises de contact) sur la régulation électronique mais sans succès (depuis les critiques de la FFV par l’ISAF, ces deux entités se sont rapprochées…). Je n’ai pas échangé avec le WSSRC puisqu’il semble clair que ce paramètre a été pris en compte et validé…

 

LZR Racer Speedo
LZR Racer Speedo

Peut-on arrêter le mouvement ?

Oui, cela s’est déjà fait. Restons dans un domaine aquatique, celui des combinaisons en polyuréthane. C’est un très bel exemple, de prise de conscience d’être allé trop loin !

Fin des années 90, les combinaisons en tissu arrivent progressivement.

Les premiers bons résultats sont obtenus lors des JO d’Atlanta en 1996.

En 2008, à la suite de plusieurs années de recherche (avec la Nasa), Speedo lance la LZR Racer. Une combinaison en polyuréthane assemblée par ultrason. En 2008, 105 records du monde sont battus dont 79 avec cette combinaison. Au JO de Pékin, 94% des médailles d’or ont été obtenues par des nageurs équipés de cette combinaison.

Les équipementiers ont profité d’un vide juridique pour imposer leur technologie. La Fédération internationale de natation, dépassée par les évènements, ne réagit que tardivement. En 2010, elle décide d’interdire les combinaisons en polyuréthane !

Les plus des combinaisons en Polyuréthane étaient les suivants : propriétés hydrophobes, contention des muscles, flottabilité, densité du matériau et bien entendu aspect de surface (10% la trainée en moins par rapport aux autres combinaisons).

J’ai sélectionné certaines des critiques faites à l’encontre des combinaisons polyuréthane. Ces critiques se rapprochent des celles qui pourraient être faites à l’asservissement électronique :

  • « dopage technologique » (Frédéric Barale)
  • « la natation est un sport dont l’essence est la performance physique du sportif, le principe le plus fondamental et non pas la technologie » (source non connue).
  •  » la technologie ne créé-t-elle pas des inégalités entre les sportifs ?  Et ne dénature-t-elle pas ainsi le sport ? «  (Annick de Susini)

Je rajoute un extrait d’un très intéressant article d’Adrien Cadot (Natation Magazine).

En faisant un peu de prospective on pourrait, en changeant quelques mots, imaginer un article sur le bannissement de la régulation électronique en 2025 (avant si possible !) !

« ….Les années 2008 et 2009 et leurs 255 records du monde améliorés resteront comme le paroxysme d’une marche accélérée vers la technologie. Une frénésie interrompue le 24 juillet 2009 par la FINA qui, admettant enfin les méfaits du polyuréthane, décrète un retour dix ans en arrière pour préserver l’authenticité d’une natation en souffrance. C’est la fin du tout polyuréthane, ère de science et de volupté esthétisante. C’est la fin du règne sans partage des équipementiers sur une natation en quête de modernité. C’est le retour à une natation au style dépouillé, authentique, où le nageur accapare la lumière… »

Pour plus d’informations sur le sujet un très intéressant TPE.

Vieux schnock ?

Peut-être suis-je réfractaire aux changements ?

Je travaille dans un domaine où la régulation est présente : mesures par scanner, analyse, action sur l’outillage, bouclage par nouveau scan… Je participe au développement et à la mise en place de certains de ces outils. Et c’est bien par ce que l’homme n’est pas en mesure de « faire le job ». Mais dans ce cas précis, ce n’est pas pour « dompter » les éléments, naviguer, mais pour améliorer une production industrielle.

Je crois que nous devons nous interroger sur la pratique de la voile sportive : utilisation des énergies autres que celle du vent et de la mer…

J’ai tort ? C’est possible. Peut-être que je vais contacter mon ami Christian Campi et me lancer dans la réalisation d’une pirogue Lakana (voir Rien, rien de rien) pour être plus près des éléments et « faire corps » avec eux !

Lakana de Christian Campi – photo F Monsonnec 2015
Lakana de Christian Campi – photo F Monsonnec 2015

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Question/réponse 6 : Possible modélisation de la ventilation

Par Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud

schema-ventilation-foil-en-v-f-monsonnec-02-2016

Nous sommes deux étudiants en deuxième année de prépa scientifique (option PC). Nous réalisons un TIPE autour de la problématique suivante : Comment améliorer les performances d’un bateau à foil en limitant le phénomène de ventilation grâce à des fences ?.

Notre démarche scientifique serait la suivante

1) Modéliser informatiquement deux profils de foils, un avec fences et l’autre sans et modéliser leur performances grâce à Héliciel par exemple.

2) Imprimer ces profils par imprimante 3D

3) Les tester en canal hydraulique, pour essayer de mettre en évidence l’apport des fences point de vue ventilation, notamment par rapport à la vitesse d’apparition de la bulle d’air, qui devrait être plus élevée pour le foil avec fences. Il semble difficile d’installer des capteurs de force en canal hydraulique et donc de tracer deux courbes de finesse, donc l’expérience risque d’être simplement basée sur cette vitesse d’apparition. Notre but est de valider (ou pas) la modélisation théorique informatique.

Nous nous inspirons grandement de cette vidéo :

Les problèmes que nous rencontrons sont les suivants

  • Nous n’arrivons pas à savoir si des logiciels tels que Héliciel prennent en compte le phénomène de ventilation, et s’ils peuvent comme nous l’espérons nous fournir à l’avance une vitesse d’apparition du phénomène ou au moins son impact sur la portance. Il faut bien sûr que nous en soyons sûrs avant de demander à nos profs d’acheter le logiciel en question. Qu’en pensez-vous ?
  • Nous n’avons quasiment aucune info sur la faisabilité de nos expériences en canal hydraulique. En effet, nous ne savons pas à quelle vitesse va apparaître le phénomène et donc si le canal que nous comptons utiliser (celui de l’Ecole Centrale de Lyon) pourra atteindre des vitesses suffisantes. Avant de continuer notre projet, il nous faut donc impérativement savoir si dans l’idée notre expérience est « plausible » et réalisable avec un foil « imprimé » peu résistant. Auriez-vous connaissance d’éléments théoriques simples, d’une modélisation nous permettant d’approximer cette vitesse ?
  • Nous n’arrivons pas à déterminer de manière certaine si le phénomène sera plus intéressant à observer sur un foil en V ou un en T, même si nous penchons fortement pour le foil en V, car la surface d’apparition de la bulle serait plus grande. Qu’en pensez-vous ?

D’avance merci pour vos conseils !

« Complément d’info. et nouvelles questions » 15/11/16

Il y a quelques jours nous avons effectué nos premiers tests en canal hydraulique, avec un foil en V, à peu près à 45° (angle diédral) et une vitesse d’écoulement de 1m/s. Nous avons, pour un certain angle d’incidence, observé clairement la création d’une bulle d’air le long du profil (nous pouvions presque glisser notre doigt sans être mouillé jusqu’à une profondeur importante). Pourtant nous n’arrivons pas à savoir si la bulle d’air est de la ventilation ou simplement un effet du décrochage. En effet, elle se crée à un angle d’incidence important et l’eau semble « sauter » au dessus de la paroi au lieu de s’y coller. De plus, les forces exercées par le foil semblent changer brusquement d’orientation à ce moment précis, comme lors du décrochage. Il s’avère donc que nous avons un crucial problème d’interprétation : peut-on parler de « ventilation dûe au décrochage » ? Le décrochage est-il induit et/ou aggravé par la ventilation ou est-ce l’inverse ?

Il semble en effet important de savoir si il faut distinguer ce type de ventilation d’une ventilation naturelle, apparaissant sans décrochage simplement à cause d’une dépression suffisante sur l’extrados. C’est dans tout les cas une piste intéressante pour nous d’étudier le lien entre les deux phénomènes.

Merci pour votre aide

Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud

Tests en canal hydraulique - Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud 11-2016
Tests en canal hydraulique – Robinson Bassy et Grégoire Archambeaud 11-2016

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Foils en L 2.0 – réflexions

1. Avant 2013

Avant 2013, lorsque la folle idée de réaliser un voilier à hydrofoil vous prenait, vous deviez rapidement faire un choix. A quelle obédience allez-vous adhérer au sein de la religion du foil ? Foil en V ou foil avec régulation automatique ? D’ailleurs avant 2013 le choix était si « simple » qu’en 2008, je « pondais » un article « Foil en T ou foil en V ? ».

C’était avant que le design team d’ETNZ n’invente le foil en L2.0, un artifice pour détourner la jauge des AC72. Avant 2013, le facteur jauge rentrait alors rarement en compte dans le choix du type de foils. Rares étaient ceux qui avaient l’idée de mettre des foils sur un bateau appartement à une jauge. Je sais, il y avait bien eu en Moth Brett Burvill et Mark Pavic en 2000 et même avant Frank Raisin en 1972.

En tant que concepteur votre choix était, et est toujours, fonction de l’analyse des avantages et inconvénients de chaque système.

  • capacité à stabiliser en vol
  • résistance
  • complexité
  • prix
  • autres paramètres comme l’encombrement…

Une fois votre choix fait entre le foil régulé ou non régulé – donc celui de votre système de stabilisation de la hauteur de vol – vous aviez déjà éliminé un certain nombre de formes.

Puisqu’il s’agit d’un choix fondamental, attardons nous sur les solutions qui s’offraient aux concepteurs de foils avant 2013 (du bricoleur au responsable de design team).

 

1. 1 Foils en V ou traversant

Broomstick l’engin de Doug Halsey en 2007 – photo DR
Broomstick l’engin de Doug Halsey en 2007 – photo DR

Dans le premier cas, appelé souvent « foils de première génération », c’est l’élévation du bateau qui est sensée réguler la portance par la modulation de la surface du foil, l’incidence est elle le plus souvent fixe.

Foil V - F Monsonnec 03-2011

1.2 Foils en « T » ou régulés

Osprey, dernière création de Sam Bradfield – photo DR
Osprey, dernière création de Sam Bradfield – photo DR

Pour ces foils et aussi ceux en L, U, O… la surface portante n’évolue pas, c’est l’incidence qui est modifiée. Incidence pilotée par un système le plus souvent mécanique. Sa mission est de mesurer la hauteur de vol et de produire l’action nécessaire au mouvement de tout ou partie du plan porteur. J’ai listés les principaux systèmes existants dans « Historique des systèmes mécaniques de régulation » (en 3 parties). Et comparé deux systèmes : celui développé par Greg Ketterman et celui de Sam Bradfield, dans l’article « Palper en avant ou en arrière ? ».

Foil T - F Monsonnec 03-2011

Il existe une variante de foil en T non régulée, les foils de kitefoils et windfoils. La régulation est alors manuelle ou humaine, le pilote régule l’incidence par la position de son corps.

2. Depuis 2013, le cadeau du team ETNZ

Groupama Class C et ses foils en S à LSA 2016 - photo JF Daron
Groupama Class C et ses foils en S à LSA 2016 – photo JF Daron

Depuis la dernière Cup, grâce au cabinet Melvin et Morelli, vous avez le choix de suivre une nouvelle voie, une nouvelle vision du foil, celle des foils en L 2.0…  (je préfère utiliser le nom de « L 2.0 » car les foils en L existaient avant la 34ème Cup puisque développés par G. Ketterman en 1983).

Pour ceux qui découvriraient l’existence de ces lettres, une petite révision de « l’Alphabet du foil » s’impose.

Glossaire réalisé pour l’Alphabet du foil – F Monsonnec 2014
Glossaire réalisé pour l’Alphabet du foil – F Monsonnec 2014

Cette nouvelle voie repose sur des foils pas vraiment en V (mais un petit peu tout de même !) et surtout sans régulation automatique.

Cette nouvelle approche repose sur un mix :

  • diminution de la surface de foil par le décollage de l’engin (idem foil en V),
  • régulation par l’humain qui peut jouer sur l’assiette du bateau, et potentiellement sur la portance du foil par son incidence (rake) et la direction de la résultante de la portance (inclinaison/cant).
  • augmentation de la dérive par diminution de la surface immergée de la partie antidérive (shaft) et donc baisse de l’angle d’incidence (la direction n’étant pas celle de l’axe du bateau).

 

Foil L 2.0 - F Monsonnec 05-2016

3. Avantages / Inconvénients

Puisque les choses évolues, voici en bon « blue » dans le schéma « HBDI circle » (classement théorique de votre « caractère ») un nouveau récapitulatif des principaux avantages et inconvénients de chaque solution.

3.1 Foils en V (non régulés)

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

  • Système « éprouvé »
  • Autorégulation théorique

Inconvénients

  • La résultante se déplace sur le foil en fonction de l’enfoncement
  • Risques de ventilation
  • Importants efforts (jambes de force le plus souvent)
  • Mécanisme de rétraction compliqué
  • Le centre de poussé doit passer par le centre de voilure, nécessité de grands bras et déséquilibre lors de la réduction de la voilure

 

3.2 Foils en T/L… (régulés)

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

  • Régulation de la portance « automatique » (dans une certaine mesure)
  • Suivant le type, la résultante peut passer par la jambe de force (T)
  • Plan porteur immergé, moins soumis à la ventilation
  • Moins d’interférences avec les mouvements des particules
  • Voler avec ces foils oblige à la conception d’un système « savant »

Inconvénients

  • Régulation obligatoire
  • Fragilité des systèmes de régulation
  • Rétraction complète difficile
  • Trainée du nœud si liaison jambe de force / plan porteur

 

3.3 Foils en J, S, L 2.0… (non régulés automatiquement)

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

  • Permettent une sorte d’autorégulation
  • Permettent de contourner certaines jauges
  • La nécessité de réguler « artificiellement » oblige un haut niveau de compétence qui peu satisfaire les compétiteurs acharnés

Inconvénients

  • Foils complexes à réaliser
  • Instables en pilonnement
  • Fragilité des foils et des puits
  • Régulation tributaire de l’humain (moins simple que les « T ou V »)
  • Régulation moins souple et limitée
  • Système dangereux car instable
  • Equipage au rappel donc risque de chutes et de chocs
  • Nécessite un long apprentissage
  • Elitiste…

4. Bien et alors ?

Très intéressé par les foils régulés, sans être allergiques aux foils en V et aux derniers nés, je suis intrigué par le développement des foils en L 2.0 sur des engins non limités par une jauge.

Cette dernière solution semble attirer beaucoup de fidèles. Effet de mode ? Pourtant il faut se rappeler l’origine de sa création : une jauge, l’interdiction de réguler et une largeur limitée.

J’ai l’impression que certains ont découvert les foils avec la Cup et partent du principe que la solution des AC72 est LA solution.

Ce concept est une très belle innovation pour les classes limitées par leur jauge mais il reste, pour moi, inférieur au système de foils régulés (désolé Phil !).

De plus, il demande une régulation humaine exigeante qui ne peut être à la portée de monsieur tout le monde, d’autant plus sur une longue période ou au large.

Surtout, alors que l’on met de plus en plus en avant la sécurité, il est étonnant que l’on puisse aller vers une solution moins sécurisante.

Mes échanges foilesques à LSA 2016, m’ont renforcés dans l’idée que quelque chose cloche ! Je retiens la « sortie » de mon ami François Lys à propos du danger de la navigation sur certains engins au foils non régulés : « On n’a rien à faire au trapèze à 30 nœuds et ce sont des bateaux de série ! »

Et celle de Maurice Gahagnon : « Multiplier la vitesse par 2 multiplie l’énergie par 4, sans que la sécurité ne suive. »

Peut-être qu’il faut avoir navigué à plus de 30 nœuds en Trifoiler – à plat, au milieu de la coque centrale, sans avoir à faire de réglage et de rappel – pour comprendre ? Une telle expérience ferait sûrement changer d’avis un accro. du foil en L2.0 et autre foils détourneurs de jauge.

5. Conclusion

Est-ce que l’avenir des foils en haute mer, et pour le plus grand nombre, passe par l’amélioration et de le développement des foils en J, L2.0… ? Je ne le pense pas, ce serait même pour moi faire fausse route !

Je suis donc heureux du développement des Ifly 15, Stunt, Whisper et j’espère que d’autres projets de ce type vont voir le jour…

Alors peut être que ce point de vu est celle d’une personne qui ne croit qu’en des systèmes éprouvés et non en la capacité de l’homme à améliorer les foils en L2.0 ?! L’avenir nous le dira…

De toute façon, si le futur montre que j’ai tort, c’est que les concepteurs auront réussi à rendre le foil L2.0 (et ses petits frères) accessibles et sûrs et ce sera tant mieux ! Après, reste aussi à savoir comment…

6. Annexe, quels foils sur quels engins ?

Quelques bateaux plutôt récents et non spécialisés pour la vitesse

Foils en V (non régulés)

F2 = 1/2ρ x V² SC2 – 2014 – V (jusqu’à mi 2016 !)

L’Hydroptère – 1994 – V

Foils en T/L… (régulés)

Osprey – 2012 – T régulés par palpeurs trainés

Trifoiler – 1992 – L régulé palpeurs en avant

Windrider Rave – 1995 – T régulé palpeurs trainés

Whisper – 2014 – T régulés par palpeurs trainées

Stunt – 2014 – T régulés palpeurs trainés

UK M20 foiler – 2014 – T régulé palpeurs trainés

Kite foil Don Montague – 2008 – L

Moths – 2002 – T

Ifly 15 – 2016 – T

Foiler F1 – T régulé électroniquement

Foils en J, S, L 2.0… (non régulés automatiquement)

Easy to fly – 2016 – S

AC 45 – 2011 – L

AC 72 – 2013

Flying Phantom – 2014 – L

Nacra F20 – 2014 – S / L 2.0

Gunboat G4 – 2015 – L

Gitana, ex Mod 70 – 2016 – L

Autre ?

Quant 23 – 2015 – DSS (V ?)

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