Foilers et trimarans à foils d’appoint 1/2

Les foilers, voiliers « archimédiens » !

1. Introduction

L’America’s Cup et sa petite sœur la Little America’s Cup ont fait découvrir à des non passionnés, l’existence d’une catégorie d’engins ailés qui a vu le jour depuis plus d’un siècle : les voiliers à hydrofoils. Cette catégorie de voiliers comprends différentes familles, les « volants » et les « archimédiens » (pour ne pas dire les rampants !). Les habitués de Foilers le savent, malgré son nom qui fait référence à un type d’engin archimédien, le contenu de ce blog est plus spécialisé « engins volants ». Il est temps d’aborder l’histoire des « non volants »…

Hydrofoil – Foiler – Trimaran à foils d’appoint – F Monsonnec 01-2014

Au début du 20ème siècle des pionniers, le plus souvent passionnés d’aviations, ont souhaités faire décoller des bateaux, comme Bell en 1913 et Nancy sa maquette d’1m50. Dés 1920, Les frères Mc Intyre, publient un brevet de trimaran dont les flotteurs ont été substitués par des plans porteurs : un foiler. « 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 ». Même s’il semble qu’il faut attendre le milieu du siècle dernier pour que des pionniers mettent en application l’idée des Mc Intyre, l’idée d’utiliser des plans porteurs, pour « seulement » améliorer l’équilibre et le passage dans la mer, est lancée. Elle va donner le jour à deux types de bateaux, les foilers puis les trimarans à foils d’appoint.

Nancy maquette volante de A. G. Bell et Casey Baldwin – dessin F. Monsonnec 04-2013

Extrait du brevet de Malcom Mc Intyre 1920

2. De quoi parlons-nous !

Voici "mes" trois définitions.

2.1. Les hydrofoils

Sur ce type d’engins (aussi appelés hydroptères en France), les foils ont pour but de faire décoller entièrement le bateau afin qu’il ne soit plus en contact avec l’élément liquide que par ses plans porteurs. On peut le plus souvent différencier les hydrofoils des foilers, par le nombre de foils. Les foilers et trimarans à foils d’appoint sont le plus souvent équipés de deux hydrofoils sur les flotteurs et les hydroptères de trois. Le troisième est fixé, le plus souvent,  à la base du safran et permet de régler la hauteur de vol "comme sur un avion".

2.2. Les foilers

Les foilers, n’ont pas pour fonction de naviguer entièrement décollés. L’utilisation de foils permet de conserver la stabilité tout en diminuant la surface mouillée par une réduction de la taille des flotteurs. Dans cette catégorie, ont retrouve des foilers "purs" qui ne peuvent que très difficilement se passer de leurs hydrofoils : Paul Ricard, Charles Heidsieck IV, Ker Cadelac II… et les foilers « mixtes » qui peuvent se passer de leurs foils en cas de problèmes mais avec une importante perte de leur stabilité et des performances : bateaux à foils en Y de Sylvestre Langevin… Les foilers mixtes sont à mi chemin entre les foilers et les trimarans à foils d’appoint.

2.3. Les trimarans à foils d’appoint

Les trimarans à foils d’appoint, sont un croisement entre les trimarans standards et des foilers. Ils tirent partie de la portance des foils pour diminuer la surface mouillée, changer l’assiette du bateau et ainsi améliorer leurs performances. Ils peuvent donc naviguer sans foils mais, eux aussi, avec une perte d’efficacité.

3. Les foilers

3.1. Pourquoi créer un nouveau type de multicoques ?

Pour améliorer la stabilité ou limiter la surface mouillée, mais aussi pour obtenir un bateau plus léger et améliorer le centrage des poids.

3.2. Un peu d’histoire

Le nom « foiler » aurait été inventé par Gerald Holtom qui dans les années 70 a conçu plusieurs trimarans de loisirs dont le Foiler 21 équipé de plans porteurs/patins de forme triangulaire. Avant cela, on parlait de voiliers stabilisés par des hydrofoils ou tout simplement d’hydrofoils, sans distinguer engins volants et non volants.

Foiler 21 de David Holtom – photo DR

Vidéo Foiler 21

Les premiers modèles de foilers, semblent éclore au milieu des années 50 sous forme de petits engins, trimarans, canoës… Je n’ai pas trouvé de trace de ce type d’engins naviguant avant le milieu des années 50 mais je continue à creuser ! Il semble que l’on doit ce premier modèle à Edmond Bruce et Sam Catt qui en 1954 équipe un canoë non pas de flotteurs mais de foils en T dont l’incidence se pilotait manuellement. Edmond Bruce est aussi l’inventeur du foil qui porte son nom, le « Bruce foil » qui équipe de nombreux praos. Durant la seconde partie des années 50, de nombreux autres petits bateaux du même type sont conçus et testés, comme en 1956 le trimaran de Dr Robertson, en 1957 Jehu de John Morwood puis Parang en 1958… A noter que c’est différents passionnés sont des membres de l’AYRS, Amateur Yacht Research Society, association qui a beaucoup œuvré au développement des hydrofoils.

Plan de Parang, prao à foils de John Morwood en 1958

3.3. Bruce Foilers

Le principe du Bruce Foil est le suivant. Sur un prao, plutôt que d’utiliser classiquement une dérive positionnée dans le même axe que le gréement, et qui n’a qu’une faible action contre la gite, il est préférable de la décaler le plan antidérive sous le vent. En l’écartant suffisamment de l’axe du bateau, la droite perpendiculaire au centre de dérive de cet appendice va passer par le centre vélique. Cette action va permettre de limiter fortement la composante de gite. De plus, même en utilisant un profil symétrique, votre dérive va se transformer en foil ! Sur votre "pirogue à balancier monodrome" équipée d’un appendice inclinée fixée sur le flotteur, lorsque celui-ci se trouve sous le vent, du fait de la dérive du bateau, ce plan antidérive (pourtant calée sans incidence), reçoit un flux qui fait un angle avec celle-ci. Il y a donc création d’une portance positive (vers le haut), qui a tendance à soulager le flotteur : miracle ! Inversement, lorsque votre prao a le flotteur au vent, la dérive de votre engin occasionne un flux angulé de telle manière que le flux génère une portance négative (vers le bas). Portance qui a tendance à coller votre flotteur à la surface : double miracle ! Voici un exemple de prao, cette fois amphidrome, équipé de dérives Bruce foil : Epicemar (bateaux français déjà présenté dans une Petite News).

Edmond Bruce – livre Design for fast sailing

3.4. Le passage des engins de loisirs au foilers de haute mer

En 1955 monsieur Bruneau, auteur du livre « Le catamaran ce méconnu », propose d’utiliser des plans porteurs pour soulager les flotteurs des trimarans de croisière. En 1962 le grand Dick Newick réalise Lark, bateau en contre plaqué conçu pour le charter et qui navigue toujours sous les tropiques ! Mais Lark n’est pas vraiment un foiler mais plutôt un trimaran à foils d’appoint.

Le premier réel foiler semble être Outtriger le trimaran de croisière à foils de R.R. Gilruth. Robert Gilruth n’est autre que celui qui le premier a fait voler un voilier grandeur nature : Catafoil un catamaran de 3,65 m (voir « On a marché sur la mer »). Si la mise à l’eau d’Outtriger date de 1973, les plans ont sûrement été réalisés avant 1963 date du début de la mise en chantier de ce 52 pieds aux très petits flotteurs (il existe toujours à Houston). Catafoil et Outtriger n’était pour Robert Gilruth qu’un moyen de décompresser, puisque qu’il était alors à la tête des projets de vols habités pour la Nasa ! Outtriger portait un nom de code, comme les vols de la NASA, « AM ». Au départ c’était pour "After Mercury" (projet de vol habité US) mais comme le projet m’était du temps à se concrétiser, le code "AM" a changé de sens et symbolisait "After the Moon"…

Mantis IV – photo DR

Le second grand foiler pourrait être Mantis IV dessiné et construit par David Chinery en 1970. Son concepteur devait avoir eu vent des travaux de Bernard Smith puisqu’il reprend une de ses idées, celle des « flotteurs foils ». Il y a eu ensuite de nombreux foilers, un des plus connu étant Paul Ricard mis à l’eau en 1979. Bateau ayant surtout fait parler de lui pour avoir été le premier à battre le record de l’atlantique (plus d’info. sur ce bateau dans le livre d’Eric Bourhis "Trimaran Paul Ricard un défi"). Au cours de sa courte vie Paul Ricard a été souvent modifié, sa seconde coque centrale à même servie à la construction d’un autre foiler : Cote d’Or II.

Cette même année 1979, Trimama de Roland Tiercelin (bateau qui mériterait un bel article…) et Hydrofolie dont j’ai déjà parlé sur Foilers, touchaient aussi l’eau. A partir de 1979 s’opère une accélération dans l’histoire des foilers, beaucoup d’engins à petits flotteurs voient le jour.

3 versions de Paul Ricard et Cote d’Or II – dessin F Monsonnec 06-2013

Trimama lancé en 1979 dessiné et construit par Roland Tiercelin – photo DR

Vidéo Trimama

3.5. Quelques « grands » foilers

La liste est longue, voici ceux qui me paraissent les plus marquants :

• 1963/1973, R.R. Gilruth, l’homme qui a le premier fait voler un voilier grandeur nature, met à l’eau Outtriger.
• 1970, David Chinery réalise Mantis IV, il n’a pas vraiment de flotteur mais des foils très épais qui servent de flottabilité.
• 1979, Paul Ricard est mis à l’eau mais aussi Trimama et Hydrofolie.
• 1980, Sylvestre Langevin teste des foils en Y sur Gautier 2 puis Découvert, il poursuivra ses essais sur Ker Cadelac, Gautier III….
• 1981, l’architecte Michel Fortin met à l’eau son Foiler T3 un pur foiler de croisière de 9,3m par 9,3m.
• 1981, Gary Baigent, journaliste, photographe, illustrateur, architecte navale, natif de Nouvelle Zélande, met à l’eau Flash Harry.
• 1983, Gérard Lambert, superbe foiler, et premier bateau du tandem Marc Van Pethegem et Vincent Loriot Prévost (VPLP), est baptisé par Renaud. Il est équipé de foil en Y dessiné par S. Langevin. C’est une petite bombe qui doublait des maxi multi lors des grand prix.
• 1985, Ker Cadelac II, très beau bateau de Marc Lombard qui connaitra de nombreux succès sous différents noms, Saab Atlantique, Lada Poch II, Nems Luang… (il est à vendre aux USA).
• 1986, Fildou et Nord Pas de Calais, syster-ship F40 selon les plans de marc Lombard, ils sont équipés de foils à 45°.
• 1986, Cote d’Or II, au cœur de se bateau sauvé par Miguel Subtil vit une partie de la seconde coque centrale de Paul Ricard, ce grand trimaran est basé au Portugal…
• 1984 Charles Heidseick IV, plan Vaton, monstre de 25.80 m équipé d’un bras profilé devant profiter de l’effet de sol, d’un mat basculant… il est surtout sorti trop lourd pour « voler »
• 1987, We/Sebago, c’est la bête ultime mais malchanceuse, ce superbe trimaran poids plume (2,8 t) dessiné par Adrian Thomson n’a jamais réussi à prouver qu’un foiler pur hyper léger pouvait battre des 60 pieds équipé de flotteurs de fort volume.
• 1988, Blue Arrow, projet fou de Peter de Savary pour la coupe de l’America et déjà présenté sur foilers.

Flash Harry dessiné et réalisé par Gary Baigent vers 1980 – photo G Baigent

Vidéo Hydrofolie

Gautier II foiler à foils en Y de S Langevin – F Monsonnec 11-2013

4. "Conclusions"

Comme nous le verrons dans le second volet de cet article, « Les trimarans à foils d’appoint », les foilers vont vers la fin des années 90 laisser la place à ce « nouveau » type de bateaux… A suivre !