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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NY – Les sables, « good vibes » ?

Par Olivier Verschoore

Vibrations et confort

Que faire au Sables d’Olonne une semaine pluvieuse du mois de juin… accueillir les Imoca à foil ou à dérives de la première New York – Vendée évidemment !

Où est passée la foule immense des Vendée Globe ? Pour l’arrivée de cette nouvelle course il n’y a presque personne. Là où, dans 5 mois, 1 million de passionnés se presseront et jouerons des coudes pour avoir un autographe, la semaine dernière on pouvait tranquillement promener son Bouvier Bernois sur le ponton, discuter avec les équipes et les skippers, prendre son temps. Les enfants ont eu leur photo souvenir, un skipper serait même descendu pour donner une caresse au chien entre deux interviews.  Et c’est tout ? Ca dépend, si le badaud se trouve être un lecteur assidu de Foilers !, qu’il rêve d’avoir son Williwaw pour foiler tranquillement au milieu des océans, non ce n’est pas tout : on a pu « parler foil ».

Maitre coq avec Jérémy Beyou, Gitana 15 avec Sebastien Josse, Hugo Boss avec Alex Thomson, le podium de cette transat et monopolisé par les Imoca à foils.

Jérémy Beyou le vainqueur, avec une traversée en 9 jours et 17h, a fait adapter son bateau pour y loger des foils dernièrement. Il explique que sans les foils le bateau est lourdaud. Avec les foils le bateau devient très réactif. Il explique que lorsque le bateau commence à s’arracher à l’eau, l’accélération est franche, il devient même émouvant en répétant en boucle « ça accélère, ça accélère, on ne sait pas quand ça va s’arrêter ». Par contre les décélérations sont aussi brutales que les accélérations sont franches, avec une coque planante sans redans je dirais : « normal ». Les foils de Maitre coq sont équipés d’un aileron perpendiculaire à l’intrado au niveau de sa partie la plus courbe. Je ne me l’explique pas.

Sébastien Josse développe plus les aspects stabilité, confort et sécurité.

Les Imoca ne volent pas encore complètement. Ils sont soulevés un peu en avant du centre de gravité et l’arrière du bateau est au planning. C’est une configuration stable qui ne nécessite pas de modification de safran. Avec un plan porteur horizontal intégré le comportement de ce dernier en cas de choc serait modifié, on aurait alors peut-être à nouveau des cas de perte de safran.

Le problème dans cette configuration c’est le manque total de confort. Le bateau est soulevé sur l’avant et le clapot rencontre la carène sur une zone pratiquement plate optimisée pour le planning sans foil. Pas de V profond pour fendre l’eau, chaque vaguelette vient claquer sur la peau de carbone du tambour Imoca.

Pour achever le marin, les foils transmettent des vibrations très aiguës dans la caisse de résonance qui sert d’abri au marin. Morgan Lagravière sur Safran s’est particulièrement plaint de ce bruit qui rend fou. Tous les skippers portent des casques antibruit pour supporter ce sifflement.

Pour la sécurité, Sébastien pragmatique explique que les foils ont la même surface frontale projetée que les dérives. Le risque de collision est donc identique. Safran de Morgan Lagravière et Virbac St Michel de JP Dick ont explosé leurs foils, Tanguy Delamotte a fendu une dérive. Ce risque est donc similaire… à la vitesse prés : un choc à 15 nœuds ou à 25 nœuds en termes d’énergie à dissiper c’est pratiquement un rapport de 1 à 3. Le carbone n’ayant pas bâti sa réputation sur la résistance au choc, il se solde immanquablement par une amputation à la jointure.

Chirurgie suite à l’amputation sur Safran - photo O. Verschoore 06/2016
Chirurgie suite à l’amputation sur Safran – photo O. Verschoore 06/2016
Chirurgie suite à l’amputation sur Safran - photo O. Verschoore 06/2016
Chirurgie suite à l’amputation sur Safran – photo O. Verschoore 06/2016
Réparation à la truelle sur Virbac - photo O. Verschoore 06/2016
Réparation à la truelle sur Virbac – photo O. Verschoore 06/2016

 

Réparation à la truelle sur Virbac - photo O. Verschoore 06/2016
Réparation à la truelle sur Virbac – photo O. Verschoore 06/2016

Les foils de gitana ont un profil à peu près constant jusqu’à la courbure max du foil (pour pouvoir coulisser dans le puit) puis la corde devient franchement plus importante et s’affine régulièrement jusqu’au bout de foil.

Info Gitana : Le mod 70 qu’ils ont fait voler en mars est vendu afin de pouvoir faire un projet maxi « a foil ».

Alex Thomson sur Hugo Boss a fait un début de course sur les chapeaux de foils raflant le record de distance sur 24h. Malgré 4 chocs, avec probablement des poissons lune, pas d’avarie visible. Flegmatique et sympathique Sir Thomson tout sourire est juste content de ses foils ! Son bateau dont le triangle avant est batmaniesque a des foils avec de fines fences en carbone collées sur les deux tiers avant du profil. Ces dernières empêchent probablement de rentrer complètement le foil dans son puit. L’extrémité du foil est coupée net ce qui permet de bien voir le profil choisi. Des marques sur le foil sont visibles depuis le cockpit pour mesurer son immersion, l’extrémité n’est pas traitée car elle est sensée toujours être émergée.

Hugo Boss - photo O. Verschoore 06/2016
Hugo Boss – photo O. Verschoore 06/2016
Hugo Boss - photo O. Verschoore 06/2016
Hugo Boss – photo O. Verschoore 06/2016

Ces marins, et la moitié de la flotte Imoca, partiront dans 5 mois avec leurs foils de record de vitesse et de torture.

Comment faire pour diminuer ces contraintes ?

Sébastien explique clairement que « l’architecture des bateaux va changer : ils seront plus étroit et rond », le tambour de carbone devrait donc devenir de l’histoire ancienne dès qu’un architecte osera revoir en profondeur la carène. De même source aujourd’hui c’est l’équipe d’Alex qui est allée le plus loin dans le concept, son bateau est plus étroit alors que la largeur sur les Imoca est gage de puissance. La décision tardive de Jérémy lui aura été profitable, son bateau est « d’ancienne génération », il a donc pu conserver des ballasts plus volumineux que les nouveaux bateaux. Avec l’adjonction d’un foil qui déplace sensiblement la poussée verticale habituellement assurée par la carène : le couple de redressement augmente, la puissance potentielle augmente.

Que faire pour les vibrations et les sifflements des foils? Cette question je ne l’ai malheureusement pas posé aux principaux concernés. Votre apprenti reporter n’a pas de carte de presse et parfois la timidité prend le pas sur l’opportunisme. Je vais donc répondre avec mes moyens et les informations trouvées sur le net.

J’aurai bien aimé que tout ce boucan soit dû à la cavitation. Les bateaux ont fait la traversé en 9 jours, pas en 4 jours, même à 25 nœuds difficile de penser qu’il s’agisse de cavitation. Donc la cavitation en Imoca ça viendra mais pour nos new-yorkais il s’agit d’autre chose.

Ce bruit les adeptes de catamaran type F18 le connaissent. Etudiant je l’adorait. Il voulait dire : Oliv tu fonces, ton bateau te remercie en chantant. Pas sûr que j’apprécierai cette chanson 24h/24 pendant 3 mois. Les surfeurs connaissent aussi ce sifflement. Ils le suppriment en ponçant le bord de fuite.

Ce bruit serait dû à l’instabilité du vortex sur le bord de fuite. Alternant rapidement de l’extrado à l’intrado ce dernier fait osciller la dérive ou le foil comme vous pouvez le voir sur cette vidéo.

Comme toute structure le foil possède une fréquence propre, si l’oscillation s’en approche la résonance augmente considérablement l’amplitude. Si cette fréquence propre se situe dans l’audible le concert peut commencer. Sur la vidéo le bord de fuite est biseauté de manière asymétrique pour réduire les vibrations.

Il s’agit probablement de la cause racine de ce bruit.

Le fait d’avoir des foils courbés ou en L avec des profils évolutifs risque de ne pas simplifier l’éradication de la cause racine, on peut donc vouloir aller plus loin en limitant la propagation de la vibration dans le foil et vers la cabine. Pour cela il faut appliquer la méthode masse/élastique : faire un foil et un puit avec des matériaux lourd et isoler le puit du reste du bateau avec un matériau élastique : un silent block.

Enfin pour les fans de technologie la vibration pouvant être captée en amont, un haut-parleur peut être actionné pour diffuser l’onde inverse du son du foil et réduire ce bruit. Je ne suis pas fan mais ce n’est pas de la science-fiction, ça se fait dans divers secteurs de l’industrie et dans les casques d’aviateur haut de gamme.

L’intérieur de la cabine peut pour finir être équipée de surfaces absorbantes, les boites a œufs des salles de répet de notre adolescence, les tentures de châteaux ou les sifflets des chambres anéchoïques par exemple.

Cependant traiter le problème a sa source reste la meilleure solution car les vibrations ne fatiguent pas que les marins, elles fatiguent aussi les matériaux.

Que faire pour les chocs ?

Il y a 20 ans avec l’essor des NGV on parlait de sonar capable de détecter les obstacles proche de la surface vers l’avant du navire. On a aussi parlé de caméra thermique. Je n’en entends plus parler. Le moyen de détection du moment s’appelle REPCET. Il est spécialisé dans la détection de cétacés et fonctionne un peu comme coyote avec les flashes routiers. Un marin qui voit une baleine transmet sa position et le logiciel diffuse cette position aux autres bateaux avec une zone de probabilité qui s’élargie avec le temps. Si son utilisation est adaptée pour inclure les objets flottants dans la base de données en tenant compte des courants et que son utilisation est généralisée ça pourrait bien marcher.

Toujours en F18 lorsque les grosses méduses envahissaient le pertuis proche de La Rochelle le blocage bille ressort était efficace pour les chocs sur les safrans, pour les chocs avec les dérives en général l’équipier au trapèze allait embrasser violemment le mat. La hantise de la ventilation sur les dérives a poussé à les encastrer dans la carène. Il est peut-être temps de modifier la liaison de ces appendices afin de les protéger comme les safrans avec une liaison pivot et un indexage bille-ressort. Ça va faire un peu péniche hollandaise mais si ces solutions peuvent économiser du carbone et épargner Flipper le dauphin ça mérite d’être essayé. Evidemment la rotation interdirait les foils en L, J, C,H etc.

Le risque de choc et les moyens de s’en prémunir a été traité de manière plus complète dans l’article « Les obstacles » il y a 6 ans (Par Xavier Labaume).

Conclusion

La roue pour permettre des déplacements tout terrain, rapides et confortables a dû être équilibré, équipée de pneumatique et de suspension. Le foil hauturier a également besoin de périphériques pour en tirer le meilleur. Sur un tour du monde, le navire qui gagnera ne sera pas forcément celui ayant trouvé la géométrie avec la meilleure hydrodynamique mais celui pouvant garantir cette utilisation en continue pendant 1874 heures.

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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
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
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
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

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
Planesail bateau automatisé – photo revue Bateaux juin 1990

 

HWT-X3 de Harbor Wing
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
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 » :

Principales énergies utilisées sur un voilier de course en 2015 - F Monsonnec 2015

  • 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
Hydrofoiler F1 – Site Hydrofoil by CatLift
Hyraii, essais positifs – photo via rapport Fadri Furrer-Pascal J. Gohl 2010
Hyraii, essais positifs – photo via rapport Fadri Furrer-Pascal J. Gohl 2010

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 ?