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
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
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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