Le Foiler Artélio

Par Jean-Marie Clech

Le modélisme radiocommandé que je pratique depuis gamin ne donne pas autant d’adrénaline que les grands modèles mais présentent certains avantages comme le coût réduit ou la mise en œuvre rapide. J’admire profondément ceux qui construisent un voilier pour monter dessus ! Et encore plus si c’est un foiler. Mon ambition se borne aux modèles réduits mais le challenge de la conception et la construction de mon foiler “Artélio” m’ont passionné et beaucoup appris. Il navigue en région parisienne depuis 2012. En voici une vidéo et des commentaires, en espérant que cela puisse aider d’autres constructeurs.

Les sources d’inspiration

J’avais d’abord été séduit par la conception très élégante et moderne du trifoiler Ketterman (1983). C’était en théorie la plus performante, avec sa régulation automatique de l’incidence des foils par palpeurs. J’ai pensé que ce système génial serait trop fragile et d’un réglage difficile en réduction mais j’en gardais le principe des flotteurs rotatif.

Proto RC du Trifoiler – photo Greg Ketterman
Proto RC du Trifoiler – photo Greg Ketterman

Beaucoup de foilers grandeur tirent leur puissance de la largeur et du lest mobile (équipage et/ou ballast). Ils ne sont pas directement déclinables en modèle réduit car le lest mobile donne trop de complications. Parmi les conceptions sans lest mobile qui pouvaient constituer une base à une réduction radiocommandée, j’avais repéré le proto “IUT de la Rochelle” d’Éric Tabarly (1976) et la maquette au tiers de l’Hydroptère d’Alain Thébault (1988).

Proto hydrofoil pour E Tabarly - photo B deguy 1976
Proto hydrofoil pour E Tabarly – photo B deguy 1976

Proto de l’Hydroptère – photo DR
Proto de l’Hydroptère – photo DR

C’est finalement le “Foiler jaune du Bois de Boulogne” découvert sur Youtube en 2009, qui m’a semblé le plus convaincant et m’a incité à me lancer. Conçu dans les années 80 par F. Roussel puis repris par B. Dumas, c’est une configuration qui reste efficace, avec foils en “V” assez avancés et beaucoup de largeur.
Il restait à le copier, d’après quelques photos.

Foiler Dumas 2007 – photo F. Chevrier
Foiler Dumas 2007 – photo F. Chevrier

Les prérequis

Une expérience préalable dans la construction d’avions ou de planeurs me semble plus utile que dans la construction de voiliers. Il s’agit de construire léger mais aussi rigide. Faire voler un voilier nécessite d’aller titiller les limites de la résistance des matériaux. J’ai beaucoup utilisé de structures triangulées, comme les vieux fuselages d’avion.

L’usage de la résine époxy + fibre est incontournable et des notions de moulage sont un plus pour les foils. En dehors de l’électronique, il n’y a aucune pièce achetée. Il faut donc se préparer à tout réaliser soi-même avec astuce car l’accastillage commercialisé convient mal. Par exemple, je fixe la poutre sur la coque avec une lanière en chambre à air (gratuit, incassable, ultra-léger et couleur carbone !).

Les difficultés

Je croyais que l’incidence des fois était stratégique et n’étais pas sur des valeurs à utiliser. Craignant qu’une erreur dans ces paramètres soit rédhibitoire, j’ai choisi de pouvoir régler toutes les incidences à terre, même si cela alourdis et fait perdre de la fiabilité (j’y reviendrais). Je repense en vrac à divers autres mini-challenges rencontrés dans cette construction, comme : puis-je encore alléger cette pièce sans qu’elle ne casse ? Cette vis ou pièce métallique va-t-elle rouiller ? Faut-il accepter une complication à des fins esthétiques ? Et si la coque n’est pas étanche…
Durant la phase de réalisation, l’espoir du succès donne du piquant au projet.

La coque

La finalité de la coque centrale étant de ne plus toucher l’eau, je ne me suis pas attardé sur son hydrodynamisme. Le profil présente peu de creux, comme en Moth, pour être rapidement hors de l’eau. La structure doit être rigide en torsion à cause des efforts latéraux sur le bas du safran. Mon choix d’une construction en couples jetables et longerons bois imposait des bouchains. Une coque moulée en fibre ou en mousse sculptée serait également possible. Je ne pense pas qu’une coque en carbone serait plus légère.

Coque centrale avant / après coffrage – photo « Artelio »
Coque centrale avant / après coffrage – photo « Artelio »

Renforts du puis de mat – photo « Artelio »
Renforts du puis de mat – photo « Artelio »

Les flotteurs “surf”

C’est la principale originalité de ce foiler que je vais tenter de justifier. Les flotteurs classiques (archimédiens) sont très efficaces en charge et à base vitesse, les carènes planantes sont optimums à vitesse intermédiaires et les foils sont extra aux grandes vitesses. L’association d’un flotteur archimédien et d’un foil me semble peu efficace en phase critique de décollage car la petite portion de carène encore immergée sustente peu avec beaucoup de trainée. Avec un flotteur plantant, j’accepte une performance médiocre par vent faible mais je pense décoller plus vite.

Une fois en vol, il peut survenir des décrochages. Un flotteur archimédien qui va plonger avec une vitesse plus élevée que sa vitesse de carène va générer un frein énorme et provoquer la pirouette. Un flotteur planant qui percute l’eau à grande vitesse est bien préférable (à condition que ce soit avec une bonne assiette…). Ma pratique du funboard m’en a convaincu : lorsque l’on navigue dans le clapot et que le flotteur frappe l’eau avec vitesse, la spatule redresse si besoin la carène, l’enfoncement dans l’eau et le frein sont faibles. Pour retrouver cette liberté angulaire du flotteur qui existe en funboard, je l’ai fixé sur la poutre avec une liaison pivot juste freinée par des élastiques.
Le plus spectaculaire exemple du potentiel d’une coque planante est le ricochet d’un galet !

Le dernier avantage est la légèreté d’assemblage flotteur/poutre qui n’a pas à encaisser les efforts de torsion. Le foil est solidaire de l’extrémité de la poutre, ses efforts ne passent pas par le flotteur.

Les flotteurs “surf” - photo « Artelio »
Les flotteurs “surf” – photo « Artelio »

Le balestron intégral

N’ayant qu’une poutre transversale assez avancée, il était difficile de maintenir le mât sur l’arrière avec des haubans ou un pataras (qui limite en plus la surface de grande voile). J’ai donc opté pour le balestron intégral qui est beaucoup utilisé en compétition modèle réduit. Cela offre aussi l’avantage d’un effort réduit sur l’écoute car le foc compense la grande voile. Le treuil et la batterie se voient ainsi allégés.

Les réglages

En voile grandeur comme en réduction, les réglages peuvent aussi se dérégler et ils fragilisent. J’ai tout de même pris l’option de rendre réglable l’incidence des foils pour ne pas avoir à casser si je ne tombais pas juste du premier coup ou pour explorer d’autres réglages. L’ensemble poutre avant + foils pivote via une sorte de bras d’arthur (comme sur un mât de cata). La valeur de l’incidence que j’avais trouvée dans mes recherches était de +2 et c’est effectivement le réglage que je conserve.
Le mécanisme est un peu plus délicat pour le réglage d’incidence du foil arrière. Avec le recul, je le ferais fixe car je ne change jamais le réglage de +0,5°.
La position avant/arrière du centre de gravité, que je pensais décisive comme en avion, ne donne finalement pas lieu à ajustement.

La dérive

En avoir ou pas ? Le schéma théorique des efforts sur un foiler vu de face montre que la dérive est inutile mais après avoir navigué avec et sans, je préfère avec. La dérive améliore la manœuvrabilité. Comme elle prend en charge une partie de l’effet antidérive, cela soulage le foil sous le vent. Il me semble que cela évite certains décrochages. La capacité à voler en remontant au vent est aussi meilleure. J’ai ajouté des winglets en bout de foils qui aident à donner un coup de lof pour soulager dans la risée. Sans ça, le petit bout de foil encore dans l’eau dérapait.

En vol

Après 3 ans de construction, le moment de vérité du premier essai tracté arrive. Pour simuler correctement la poussée des voiles et estimer la vitesse de décollage, il faut attacher le fil à une hauteur réaliste dans le mât et tirer en biais. Tirer dans l’axe et au niveau du pont n’a aucun sens. L’instant où les coques s’élèvent et la tension dans le fil baisse est magique.

Le plan d’eau urbain où je navigue est petit et le vent y est instable. Le poids très réduit du modèle me permet de voler dans du vent modéré, qui est le plus fréquent.
J’ai plusieurs jeux de voile et la possibilité de lester pour les vents plus forts. Une fois en vol, la stabilité est confortable. Je ne connais pas la vitesse maximale mais elle est bien supérieure à celle de la vidéo.

Artelio en vol – photo « Artelio »
Artelio en vol – photo « Artelio »

Le bilan

Un voilier est toujours le plus rapide lorsqu’il est seul ! Je me suis donc confronté en régate avec d’autres trimarans : le bilan est sans appel vu que je suis systématiquement arrivé dernier sur des parcours avec du près et du vent arrière. Un multi foiler semble donc pour l’instant inférieur à un trimaran classique car moins polyvalent. Il faudrait peut-être développer des parcours plus propices à ce genre d’engin car la compétition reste le meilleur moyen de faire progresser le sujet.

Je termine avec un autre avantage amusant et instructif lorsque l’on pilote son jouet depuis la berge plutôt qu’au large sur son vrai.
Je profite de tous les commentaires des enfants, des mamies, des experts… Beaucoup de Béotiens sont convaincus que les voiliers sont lents par nature et ils ne peuvent croire qu’une telle vitesse soit possible sans hélice ! Des petits demandent le même pour Noël. Les prévoyants s’inquiètent des dessalages qui constituent le clou du spectacle. Mon regret est de ne pas pouvoir confier les manettes car le pilotage reste ardu et les berges jamais loin…

Le plan !

Si vous avez lu jusqu’ici, c’est que le sujet vous aura intéressé et peut-être même que certains souhaiteront tenter l’aventure du foil en modèle réduit. Je diffuse gratuitement le plan du foilerArtélio. C’est un fichier PDF à l’échelle 1 avec la géométrie générale.
Demandez-moi le plan ou un fichier DXF sur artelio«at»wanadoo.fr et lancez-vous (remplacer le «at» par @)!

Jean-Marie Clech

 

 

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Les projets d’hydrofoils océaniques

Les bateaux volant de l’America’s Cup ont déterrés une idée déjà évoquée au cours des précédentes décennies : est ce que l’on va voir un jour des bateaux voler à travers les océans ? La victoire des ultimes dans la dernière Route du Rhum l’a réveillée, elle n’était qu’assoupie. Elle ré-ouvre un œil, non pas par ce que cela sent le café et les croissant, mais par que cette image fait rêver à un moment où il fait bon s’évader. Elle montre le bout de son nez quand VPLP fait un teasing (ou « aguichage »), volontaire ou non, en évoquant le fait que le prochain bateau de Gabart sera « plus aérien » !

Bien avant l’hydroptère, plusieurs projets de multicoques hauturiers ont vu le jour. Ils sont malheureusement pour beaucoup restés à l’état de croquis. Voici une sorte d’état des lieux des projets de voiliers volants à travers les océans. Manquent dans cette liste les F40 à hydrofoils dessinés au milieu des années 80, ces bateaux n’avaient théoriquement pas pour but de traverser l’océan…

1959 – Projet d’Arthur Piver

Voici un dessin trouvé dans un bulletin de l’AYRS. Il s’agit de l’ébauche d’un trimaran à foils en échelle dessiné par Arthur Piver en 1959 et qui n’a pas vu le jour. Arthur Piver est surtout connu pour ses nombreux plans de trimaran. Bateaux plus ou moins réussis. Nous étions alors aux balbutiements de la conception des multicoques modernes. Arthur Piver a disparu au cours d’une traversée de l’atantique à bord d’un de ses plans. Il était aussi l’architecte de Teignmouth Electron de Donald Crowhurst (pour ceux qui ne connaissent pas cette histoire, elle mérite de détour). Ce projet d’hydrofoil n’avait pas été prévu pour être un géant, il devait mesurer 30 pieds. Mais comme A. Piver avait traversé l’atlantique sur son trimaran Nimble, mesurant lui aussi 30 pieds, ce dessin n’aurait sûrement pas été réservé pour les balades à la journée… A noter qu’un autre concepteur d’engin à foils, David Alan Keiper (Williwaw), fut lui aussi propriétaire d’un Nimble. Faut-il y voir un signe, et si oui, lequel ? Est-ce que les Nimbles se trainaient trop au point de vouloir leur donner des ailes… ?

Cruising hydrofoil trimaran - Arthur Piver 1959
Cruising hydrofoil trimaran – Arthur Piver 1959

1967 – Williwaw

Entre 1967 et 1977 Williwaw, trimaran de 10.50 m de David Alan Keiper, a parcouru le pacifique sur ses foils. Il a effectué deux longues croisières, la première à Hawaii, la seconde avec escales aux Samoa, Tonga, la Nouvelle-Zélande et les îles Cook avant de revenir à Hawaii. Au total, plus de 20 000 milles. Williwaw s’est malheureusement disloqué en 1977 sur la cote Hawaiienne, poussé par un cyclone. Même si son esthétique n’est pas du goût de tout le monde, c’est le premier vrai hydrofoil à voile de haute mer, 27 ans avant l’Hydroptère. A part lui et l’Hydroptère, seul Scat de Sam Bradfield a volé en haute mer (voir Pen Duick IV versus Williwaw).

Williwaw – dessin F Monsonnec 07/2013
Williwaw – dessin F Monsonnec 07/2013

1972 – Jacobs Transatlantique

Projet de Donald Nigg que l’on peut trouver dans Hydrofoils Sailing, très bon livre de Donald J. Nigg, Alan John Alexander et James Lyon Grogono. Je n’ai malheureusement pas plus d’information sur ce projet lui aussi resté à l’état de plans.

Jacobs Transatlantic projet dessiné avant 1972 – via Hydrofoils Sailing
Jacobs Transatlantic projet dessiné avant 1972 – via Hydrofoils Sailing

1975 – Hydroptère projet d’Eric Tabarly

Incontournable, en France, le projet de foiler imaginé par Eric Tabarly en 1975 et devenu un temps un hydrofoil sous l’impulsion de Pierre Perrier. Eric Tabarly dans Du Tour du Monde à la Transat – Eric Tabarly, « … ils commencèrent leur étude, suivant l’idée que je leur avais donnée, mais, moins timides que moi, ils arrivèrent très vite à faire décoller le bateau. Pour eux, c’était vraiment la solution d’avenir…. » C’est pour ce projet que fut développé le « Tornado à foils » construit par Jean Garnault et que j’ai plusieurs fois présenté sur ce blog (Le petit hydroptère d’ETLe petit hydroptère d’ET suiteExpo les voiliers volants, suite). Ce prototype a démontré que l’on pouvait voler. Cela ne semblait pas à l’époque une évidence alors même qu’un français, Claude Tisserand avait déjà réalisé de nombreux trimarans volant (Les véliplanes de C Tisserand ces méconnus). Malgré les vols réussis du prototype, le projet n’a pas vu le jour. Les matériaux de l’époque ne permettaient pas de respecter le poids d’un hydrofoil à voile. Le projet est redevenu un foiler, Paul Ricard.

Hydroptère projet 1975 – dessin Eric Tabarly
Hydroptère projet 1975 – dessin Eric Tabarly

1983 – Colt Cars à foils !

Projet de mise en place de foils sur le trimaran Colt Cars (Mitsubishi en Angleterre). Colt Cars est un 60 pieds dessiné par Ron Holland en 1982. La bateau qui s’appelle maintenant Spirit of Ireland était à vendre en Malaisie en 2014. Ces foils ont été imaginés par James Grogono (Icarus) au cours d’une journée passée à bord avec Rob et Noami James. Ils n’ont malheureusement pas été construits. Ce dessin se trouve dans le livre « Icarus, the boat that Flies » de James Grogono au chapitre « Daydreams and Dinausaurs» !

Cold Cars à foils par James Grogono – via Icarus the Boat that flies
Cold Cars à foils par James Grogono – via Icarus the Boat that flies

1994 – L’Hydroptère

On ne le présente plus ! C’est en quelque sorte la suite du projet d’Eric Tabarly. Il en ce moment toujours sur la cote ouest des USA en attente de pouvoir se lancer dans la traversée Los Angeles / Hawaii. L’équipe a aussi en projet L’hydroptère 2 une version de plus grande taille mais aussi l’Hydroptère rocket dessiné pour battre le record du monde de vitesse à la voile.

L’Hydroptère - Copyright Christophe_Launay
L’Hydroptère – Copyright Christophe Launay

2000 – Volantis

Volantis, projet de trimaran de 60 pieds initié par Mark Ott entouré des experts Dave Hubbard (expert en aile rigides), Burt Rutan (ingénieur aéro qui a dessiné Voyager, premier avion à avoir fait le tour du monde sans escale), Nigel Irens (architecte navale) et Sam Bradfield (expert en foils). Ce bateau est resté à l’état de projet. Mais il a eu un petit frère présenté ci-dessous, Scat, qui à vu le jour en 2002. Ainsi qu’un autre petit frère (ou une petite sœur puisque un bateau est féminin en Anglais) Eifo pour « Easily Identified Flying Object ».

Volantis en 2000
Volantis en 2000

2002 – Scat

Petit frère de Volantis, long de 37 pieds, Scat pour « Sam’s Crazy Arsed Trimaran » est lui aussi issu de la table à dessin de Sam Bradfield et de Nigel Irens. Par un vent de 12 nœuds il a été chronométré à 31,6 nœuds. La même année, il affronté des vents de 40 nœuds pendant les 125 premiers miles de la Miami-Nassau ! Course dans lequel il est engagé sans avoir beaucoup navigué. Il termine portant second sur 22 bateaux. Seuls 8 bateaux finirent la course dont 2 multi ! L’équipage vainqueur, à bord d’un catamaran de 40 pieds, fut victime du mal de mer, ce qui ne fut pas le cas de celui de Scat ! Malheureusement il semble que le constructeur de Scat n’avait pas suivi les recommandations d’échantillonnage de Nigel Irens. Sorti trop lourd du chantier, sa vitesse de décollage était plus élevée que prévue. Scat a été vendu à un entrepreneur de la défense américain qui travaille sur la réalisation de drones de voile pour la marine américaine…

Scat – photo DR
Scat – photo DR

2004 – R33 Foiler projet

En février 2004, Randy Reynolds évoque, sur le site de sa société, la possibilité de réaliser un Trifoiler de 10 m. Un prototype basé sur l’utilisation d’une coque de catamaran R33 et les flotteurs de cata Inter 20 ! Un bateau qui aurait été réalisé en collaboration avec Greg Ketterman, et équipé de palpeurs en avant, comme ceux du Trifoiler. En septembre 2013, sur XS racing, Randy évoque cet ancien projet et explique que maintenant il opterait pour un système de palpeurs trainés.

Projet de « big » Trifoiler par Randy Reynolds 2014
Projet de « big » Trifoiler par Randy Reynolds 2014

2005 – C-Fly Offshore

La version « coastal » longue de 7.6m du team C-Fly a été lancée en 2005. Il a aussi porté le nom de Daddy long legs. L’équipe souhaite réaliser le C-FLY océan, un trimaran de 21 m basé sur une plate forme d’Orma 60. L’objectif étant de voler à travers l’Atlantique et de battre le record de sa traversée…. Le C-Fly se démarque des précédents projets (avec Jacos Atlantique), par sa configuration canard. Configuration assez peu usitée…

Projet C-Fly Offshore
Projet C-Fly Offshore

2011– Voilavion 60 pieds

Dérivé du 18 pieds Voilavion lancé en 2011 et présenté sur Foilers lors de son lancement puis à l’occasion de navigations dans le Golf du Morbihan, le team Voilavion a plusieurs objectifs dont celui de réaliser un 60 pieds. Est-ce que celui-ci verra le jour, je l’espère pour patrice Magnard et son équipe.

Projet Voilavion 60 pieds Magnard Innovation
Projet Voilavion 60 pieds Magnard Innovation

Tableau récapitulatif des projets

Tableau récap hydrof hauturier - F Monsonnec 03-2015Sur 11 projets d’engins hauturiers :

  • 3 ont volés, Williwaw, L’hydroptère, Scat,
  • 8 avaient une config avion, 2 canard, 1  en« diamant » (Williwaw),
  • 7 n’avaient pas de foils régulés, 1 avec palpeur qui à volé (Scat), 3 restés à l’état de projet,
  • 9 étaient ou sont des trimarans, 2 des catamarans.

La majeur partie de ces projets étaient donc des trimarans en configuration avion et à foils non régulés !
Peut être que le projet gagnant devra s’éloigner des cette « configuration moyenne » ? Ou faut-il espérer que le « salut » viendra de la mise en œuvre d’une autre technologie (construction, régulation…)?

Le futur

Alors, allons nous voir un jour voler des voiliers à travers l’atlantique ?
Les futurs engins feront ils mieux que les quelques projets qui ont déjà vu le jour ?
Je pense qu’un des facteurs de réussite d’un projet de ce type est la gestion de la portance pour réguler la hauteur de vol et les inégalités du milieu. Que ce soit de manière naturelle avec une configuration « miracle » ou avec un système de régulation des plans porteurs.
Peut être que la configuration canard, adoptée par le team C-Fly et si peu utilisée comparée à la config. avion, pourrait être la voie ?
De prochains articles traiteront de la manière d’envisager un engin volant hauturier et, entre autre, de la régulation…

A suivre

Paul Ricard, après le livre, le docu…

Dans le cadre de ma collaboration avec Eric Bourhis (livre « Le trimaran Paul Ricard, un défi »), je lui apporte aussi mon soutien dans la réalisation d’un documentaire.

Ce film sera réalisé en grande partie sur la base des rushes d’Eric pris sur Paul Ricard. Mais certaines périodes sont manquantes. Eric est donc intéressé par des images retraçant l’ensemble de la vie du bateau, de la construction à la fin du projet en 1984. Si vous disposez d’images, n’hésitez pas à laisser un message ci-dessous…

Paul Ricard version 1980, record de l’atlantique- F Monsonnec 02-2013
Paul Ricard version 1980, record de l’atlantique- F Monsonnec 02-2013

Pour ceux qui ne connaitraient pas Paul Ricard, le voici en vidéo lors de son arrivée victorieuse au Cap Lizard en 1980 (record de l’atlantique détenu depuis 75 ans par Atlantic et son skipper Charlie Barr).

INA

D’avance merci !