Seuls les challengers Luna Rossa Prada Pirelli, New York Yacht Club American Magic et INEOS TEAM UK participent à la PRADA Cup et le vainqueur affrontera le Defender, Emirates Team New Zealand, dans le cadre de la 36 édition de l'America's Cup .

 

La première étape de la PRADA Cup comportera quatre Round Robins de trois courses chacun. Le Challenger ayant obtenu le meilleur score à la fin des Round Robins accédera automatiquement à la finale de la PRADA Cup ; les deux autres équipes s'affronteront à nouveau dans une demi-finale de sept courses (le vainqueur sera la première équipe qui aura obtenu 4 points).

 

La finale de 13 courses entre les deux équipes de tête, commencera le 13 février, la première équipe à marquer sept points remportera la Coupe PRADA et affrontera le Defender, Emirates Team New Zealand.

 

Quelques commentaires à l'issue de ces Matches races: PRADA_ACWS_AUCKLAND_2020_JS.pdf

 

Mais naviguer à 30 ou 40 noeuds impose que les règles de navigation soient adaptées. 36th_AMERICAsCUP_RULES_RACE.pdf

Ou alors Hybrides... ce qui à notre époque est un peu à la mode.

Actuellement dès que ces fameux Foilers (Les IMOCA) sont lancés dans l'Atlantique, le schéma des essais en eaux relativement fermées a beaucoup de difficultés pour s'imposer. 

Les vitesses moyennes sont loins des runs chronométrés. C'est un peu normal, mais peut-être pas à ce point.

Doit-on être surpris pour autant. Je ne le pense pas, car les IMOCA, comme cela a été expliqué sont inachevés. 

En effet, ils ne possèdent pas de "vrais" sytèmes de régulation de Vol (Plan Régulateur Arrière), ils n'ont que les éléments physiques qui leurs apportent la sustentation (en fait les Ailes, matérialisées par le foil sous le vent et la quille pendulaire à 35, 36°). 

Ensuite, il possède un pilote automatique, qui, bien que très développé techniquement, n'agit que sur la rotation du safran, c'est à dire le contrôle du lacet.

Ces manques, relèvent des règles de la CLASSE IMOCA.

Les développements de ces problèmes dans le document suivant: ARCHIMEDIENS-FOILERS-HYBRIDES_Jean_SANS___Nov_2020.pdf

Une idée, un concept, deviennent quelque fois inventions. 

Souvent ces inventions se perdent dans les archives des brevets ou aucune suite n’est donnée. Combien de brevets sur les moteurs thermiques à pistons rotatifs, des milliers et seulement trois ont été réellement produits industriellement (NSU, Citroën et Mazda). Malgré une victoire en scratch aux 24 heures du Mans de 1991, ce type de motorisation s’est presque perdu dans l’histoire de l’automobile.

La quille pendulaire n’a pas échappé aux idées quelques peu surprenantes rappelées dans ce document.

Il a été impossible de connaitre ce que sont devenus ces bateaux, mais ils ont navigué.

Le premier Vendée Globe créé par Philippe JEANTOT

Pour sa première édition en 1989, la course non-stop en solitaire autour du monde s’appelle le Vendée Challenge. Se côtoient des bateaux de pointe du BOC Challenge (Tour du Monde en solitaire avec 3 Escales), de nouveaux dessins dans le même esprit, et un vétéran : le Pen Duick III skippé par Jean-François Coste. Le bateau d’Alain Gautier (plan Finot-Conq) préfigure par son design - pont plat, roof minimal, tableau arrière droit et large (95% du BMAX), francs-bords bas, grande largeur (5,80m) - ce que seront les futurs IMOCA de la première génération. Mais on reste encore sur un déplacement de 13/14 tonnes, un tirant d’eau de 3,80 m sans bulbe et une quille fixe. 

Là encore l’histoire tient son rôle.

Le Golden Globe en solitaire est antérieur (1968) au BOB Challenge, mais ressemblait plus à un « Challenge d’aventurier » qu’à une régate, ce qui n’enlève rien à cet évènement remporté par Robin Knox-Johnston et à la performance de Bernard Moitessier.

Le BOC Challenge de 1983/84 sera donc la première réelle course en solitaire autour du monde avec escales. Philippe Jeantot fait dessiner par Guy Ribadeau-Dumas un sloop en alu de 17m avec un BMAX de 4,55 m, un tirant d’eau de 3m, un déplacement de 15 tonnes et 2 ballasts de 1500 litres.

Philipe Jeantot survole les 4 étapes et gagne en 159 jours devant, il est vrai, des dessins plus conventionnels. 

Pour la deuxième édition du BOC Challenge (1986/87) Jeantot commande un nouveau bateau, toujours à Guy Ribadeau-Dumas.Le déplacement reste dans les 15 tonnes, mais pour 18,28 m, 5,10 m de largeur et 3.30 m de tirant d’eau. Le bateau possède aussi un ballast liquide de 2 tonnes. Il gagne de nouveau avec un temps cumulé de 134 jours, soit 25 jours de moins qu’en 1982. Le deuxième, Titouan Lamazou, arrive 3 jours après, et Jean-Yves Terlain, troisième 12 jours plus tard.

Lors du BOC Challenge de 1999, Isabelle Autissier chavire dans le Pacifique sud, ce qui relance le problème de la résistance au chavirage de ces bateaux. La Lettre de Course au large rend compte de cet évènement majeur (PAGE 1), (PAGE 2)

Philippe Jeantot et ses comparses, aventuriers dans l’âme, souhaitent mettre la barre beaucoup plus haut et imaginent une régate autour des 3 caps, sans escale, ni assistance. Ce sera la Vendée Globe pour Novembre 1989.

Dès le début le Vendée Globe repose sur un mythe qui est, c’est une course essentiellement de portant, donc il faut des bateaux larges, voilés et légers, dont puissants, ce qui sous-entend un moment de redressement le plus grand possible vers 40/45° de gîte. En d’autres mots, il faut des bateaux raides à la toile.

Pour bien appréhender l’évolution architecturale des IMOCA à travers les 9 éditions du VG, il est nécessaire de démarrer par un exposé sur la stabilité des bateaux : une notion essentielle à la performance et à la sécurité. La dure réalité océanique a montré la complexité du débat. Il a fallu attendre les années 2000 et l’avènement réel (structuration de la Classe) de la jauge IMOCA pour que des solutions pérennes soient actées.   Les bateaux ne chavirent plus… Les formes des voiliers se stabilisent. Du coup, la recherche de la performance se concentre sur la légèreté des appendices avec excès parfois. Là encore il faudra freiner les ardeurs technologiques de certains… mais apparaitra alors l’épopée des Foils en 2016… toujours l’influence du mythe de départ, la vitesse au portant. Mais la barrière à franchir est haute, même très haute.

Enfin avant d’espérer voler, tout commence par la navigation en régime Archimédien et surtout par la stabilité dans ce monde hydrostatique.

Une longue histoire… cliquez sur l’onglet ci-dessous:

Les MONOCOQUES IMOCA: EVOLUTIONS des PERFORMANCES et de la STABILITE.

L’AC 75 ne se pilote pas comme un bateau conventionnel, ni même comme un avion, bien que l’AC 75 vole.

Son handicap principal se situe dans l’impossibilité de moduler la puissance motrice. En effet le « carburant » n’est pas embarqué, donc disponible instantanément dans le réacteur, puisque c’est la vitesse du vent.

L’AC 75 pourrait être plus proche d’un planeur, sauf qu’il ne possède pas comme le planeur la même liberté avec la troisième dimension puisque la modification de l’altitude qu’il peut initier est très faible (quelques dizaines de centimètres).

Cette difficulté à réguler la puissance influe directement sur la portance du ou des Foils. 

Lorsque la vitesse du vent augmente (risée) ce se traduit instantanément par un accroissement de la vitesse du bateau, donc du fluide autour du profil du foil et de fait un accroissement de la portance. Le problème est que la portance croit avec le carré de la vitesse.

Par exemple, 1% d’augmentation de vitesse (30 à 30.3 nœuds) génère une augmentation de portance de 2.1%.

Passer de 30 à 31 nœuds (+ 3.3%) produit 6.7 % de portance supplémentaire. 

D’un vol en assiette horizontale stable ce qui correspond à une portance sur le foil actif de 7500 *9.81 = 73575 Newtons, on augmente la poussée verticale de près de 5000 Newtons. 

Pour que l’équilibre de vol soit conservé, il faut agir sur les réglages des appendices soit diminuer l’incidence (Rake) soit modifier l’assiette longitudinale en jouant sur le calage du PHR. 

Et cela avec un temps de réponse très court.

La démonstration est identique en cas de perte de puissance (le vent baisse), sauf que le bateau plonge.

Il apparait que quelque fois l’équipage perd le contrôle. Les conséquences sont assez brutales. 

Trois exemples analysés à partir de vidéos.

AMERICAN MAGIC

TE AIHE (NZ)

Démonstrateur INEOS (UK) 

 

La navigation en solitaire ou en double ne peut s’imaginer sans la présence à bord d’un pilote automatique (PA). Qui plus est, si cette navigation est réalisée dans le cadre d’une régate offshore.

Du Conservateur d'allure au Pilote Automatique (PA)

Comme l’énergie disponible à bord des bateaux des années 60 était rare (souvent il n’y avait pas de moteur à bord), ce que l’on nomme aujourd’hui « pilote automatique » était un conservateur d’allure c’est-à-dire qu’il permettait de garder un cap par rapport au vent apparent. 

Cet équipement, installé sur le tableau arrière du bateau était une sorte de girouettes autonomes agissant sur la barre et corrigeant les écarts d’angles par rapport au vent. Ces écarts provenant des réactions de la carène dans l’eau sous l’effet des vagues ou de la variation de la force du vent (risée par exemple).

Les modèles basés sur la girouette à axe de rotation vertical se perfectionneront grâce à Éric Tabarly qui utilisera dès 1964 (OSTAR) un conservateur d’allure développé par Me Gianoli, ingénieur en aéronautique. La girouette à axe vertical disparaissait pour un volet (aérien) pivotant autour d’un axe incliné de quelques dégrée par rapport à l’horizontale.  Ce volet commandait par un système de bielle un fletner qui actionnait un safran complémentaire installé sur le tableau arrière du bateau. Plus tard une variante commandera directement la barre franche du bateau.

Cette technique du conservateur d’allure sera remise au goût du jour lors de la GGR 2019 (gagnée par VDH) a utilement servi les navigateurs pendant les années 60/75. 

Ce système, très économique, fiable et écologique (aucune énergie autre que le vent), fonctionne bien, mais son temps de réponse assez grand le limite aux bateaux archimédiens pour peu qu’ils ne planent pas.

Le temps de réponse correspond à la différence entre la perception de la variation d’angle par rapport au vent apparent suite à une modification du cap du bateau (lofer, abattre) et l’action impulsée à la barre pour corriger l’écart de trajectoire. Plus le temps de réponse est grand, plus la correction de cap à réaliser devient importante, ce qui demande au conservateur (ou au PA) de fournir plus d’énergie mécanique. 

Fonctionnalités du PA

L’objectif d’un PA est d’assurer au bateau une trajectoire la plus rectiligne et la plus fidèle possible à la vitesse maximale. 

L’alternative est alors la suivante : 

• Assurer la conservation du cap, avec les risques d’avoir les voiles mal réglées par rapport au vent 

Où 

• Assurer l’allure (angle par rapport au vent apparent), donc la vitesse optimale, mais pas obligatoirement dans la bonne direction si le vent tourne.

Une fonction cachée existe aussi, et elle est importante, c’est de limiter l’amplitude des lacets sur la trajectoire. En effet, chaque correction de trajectoire, non content de de consommer de l’énergie (PA) génère de la trainée puisqu’il agit sur le safran.

Les ÉVOLUTIONS TECHNOLOGIQUES des PA (voir le document joint)

Qui pilote alors… ?

Excellente question, surtout que le compas du début équipé de capteurs basiques déclenchant la mise en route du moteur électrique qui agit sur la barre (vérin a vis motorisé) est aujourd’hui remplacé par une « armoire » de techniques et d’algorithmes.

David Carr, wincheur de l'équipe britannique INEOS (AC75), révèle pour Yachting World ce qu'est la vie de l'équipage de Ben Ainslie pour la Coupe de l'America.

Les six premières lignes de son interview sont presque surprenantes.

« Quand vous quittez le quai, votre vie est entre les mains des ordinateurs - et du gars qui pilote le bateau hors de l'eau, bien sûr. Tous les systèmes du bateau, à part les winches qui tournent, dépendent des ordinateurs. »

« Vous êtes alors conscient que vous naviguez maintenant sur un bateau qui repose entièrement sur du code informatique. Mais je suppose que lorsque vous êtes assis dans un avion à 40 000 pieds, c'est exactement la même chose ».

Réflexion très intéressante, qui conduit à réfléchir sur «LE DEVENIR de la REGATE OFFSHORE ». 

L’idée de quitter le mode archimédien, ou le bateau trace son sillon dans l’océan, vers une sustentation sur des plans porteurs ne date pas d’aujourd’hui.

Mais les initiateurs de cette méthode on rapidement compris qu’il fallait d’abord décoller avant de trouver un régime de vol plus ou moins stable en utilisant l’eau comme fluide pour sustenter le bateau.

On remarque que tout cela est apparu dans les années 1890 / 1910, en même temps que les premiers avions et les moteurs thermiques de plus en plus puissants et légers.

Un Foiler se comporte comme un hydravion.

Avant de voler en appui (sur ses ailes) sur ses foils, il doit quitter le mode « archimédien » et pour cela il faut de la puissance, beaucoup de puissance.

L’analogie avec l’avion continue. Les premiers vols, étaient des sauts de puces : on décollait et on franchissait une certaine distance à une altitude incertaine et on se reposait tant bien que mal.

Au tout début du XX^ème siècle, eurent lieu les premiers vols motorisés contrôlés, cela signifiait que le pilote décollait d’un point A, effectuait un vol plus ou moins long en contrôlant sa route et son altitude et revenait se poser au point de départ.

En fait on avait inventé le gouvernail (qui existait déjà depuis plusieurs siècles sur les navires) et on était capable de faire varier l’incidence de la voilure afin de voler, de décoller et d’atterrir, mais aussi de conserver une altitude la plus constante possible.

Le pilotage en 3 dimensions était inventé et voyait la généralisation des empennages arrière (dérive associée à une gouverne arrière et un plan horizontal régulateur).

Cette architecture sera appliquée, dès les premiers prototypes, sur les Foilers. 

Toutefois manipuler une gouverne arrière et un plan régulateur horizontal mais aussi le réglage des voiles et l’équilibre latéral et longitudinal, le contrôle de la hauteur du vol, représentent beaucoup d’actions simultanées à réaliser.

Qui plus est, certaines de ces actions sont étroitement liées, ce qui complique le pilotage.

C’est ainsi que l’asservissement entre les différentes actions apparait. Les Moth inventeront l’asservissement purement mécanique, mais ce système, qui fonctionne parfaitement, trouve rapidement ces limites dès que la taille du bateau augmente.

Une première analyse du PILOTAGE des FOILERS (FRA) - STEERING a FOILER (GBR)  : 

Au sujet de la décision de GITANA de se RETIRER de la Classe ULTIM (22/01/2020)

Une ANALYSE des CONCEPTS de PILOTAGE des FOILERS : (04/03/2020)

Un cas particulier est aujourd’hui celui des IMOCA, qui sont limités par leur règle de jauge dans les appendices permettant d’assurer une stabilité de vol horizontale.

Ces limitations en font des engins très particuliers dans les sens ou il leur manque un élément important qui permet de contrôler la stabilité longitudinale.

Explication dans le papier suivant : IMOCA EVOLUTION et DIFFICULTé du PILOTAGE

 

2 Minutes et 50 secondes de vidéo sur YouTube et le monde de la régate a faillit tomber de sa chaise : un bateau volant pour l’America’s Cup de 2021.

Certes le Moth Europe, régatent depuis quelques années avec une belle agilité en volant en permanence, mais de là, à transposer les paramètres d’un Moth (Longueur 3.35 m, Surface de voile 8m2, Poids 35 kg, Déplacement en navigation 115 kg) sur le futur bateau de l’America’s Cup, il y a un océan de faisabilité.

Les Néo-Zélandais nous annoncent un Foiler dont les caractéristiques sont pour le moins surprenantes :

Longueur hors tout :                     75’ (22.86 m)

Longueur de coque :                     68’ (20.72 m)

Bau maxi :                                       5.30 m

Déplacement en régate   7500 kg

Équipage 10 à 12 :            Soit une moyenne de 850 kg à 1020 kg.

Deux Foils en « T » escamotables et un plan horizontal en extrémité du safran unique.

La vidéo des NZ est à la fois surprenante et très riche d’enseignements. Il faut noter que certains pensaient même que cette vidéo était un « fake new » !!!

Il est évident qu’au bout de 2’56’’, nous souhaiterions déjà en en savoir plus.

Bien qu’il n’y ait pas beaucoup de données techniques dans cette vidéo, à l’exception de la mention d’une vitesse de 22 nds lorsque le bateau est sustenté sur son foil avant (sous le vent) et celui accolé au safran, il est possible d’analyser finement la vidéo « image par image » et d’en extraire quelques idées et réalités.

Le 30 Novembre 2017, je publiais sur le Site de l’UNCL, une analyse de ce projet NZ pour l’America’s Cup:

                                                 AMERICA CUP AC75 Présentation de 30/11/2017

Certes il y a, dans mon analyse, des paramètres qui ne seront pas exactement ceux que les règles de Classe définiront le 8 mars 2018 lors de la parution de la version 1.0 de ces règles. 

Mais ces différences porteront sur des ajustements de certains points (déplacement 7500 au lieu de 7000, Foils en « T » en acier au lieu du carbone).

Mais l’analyse posait aussi un certain nombre de question, comme la stabilité Archimédienne (chavirage à 60/70° et moment de redressement maximal à 20° de gîte) qui parait plus proche d’un « 5O5 » que d’un monocoque de 20 mètres usuel.

L’utilisation de Foils en Acier, à la place du carbone, améliorera l’angle Avs (Chavirage):  

AMERICA CUP AC 75 EVOLUTION du CONCEPT relatif à ce bateau 08/01/2018.

Le même document en Anglais:  EVOLUTION of the AC 75 08/11/2018

La publication des règles de Classe le 8/03/2018 permet d’aboutir au bateau plus proche de ce qu'il sera, dans deux ans sur la ligne de départ en 2021: AMERICA CUP AC75 INTEGRATION des REGLES de CLASSE dans l'ANALYSE 08/04/2018.

Chaque team se lance dans la fabrication de démonstrateurs plus petits, ces démonstrateurs apportent de nombreux enseignements sur la manière de piloter et d’analyser les figures de styles (chavirages multiples) incontrôlées: 

AMERICA CUP AC 75 LE PILOTAGE S'INVITE dans la DEBAT

Deux papiers écrits en collaboration avec Robert Lainé termineront provisoirement ce travail sur les AC75

Version V5 : ANALYSES des paramètres de vol de l’AC75

Version 5 en Anglais: FLIGHT PARMETERS ANALYSES of the AC 75

Version V6 : ANALYSES des phénomènes de CAVITATION et VENTILATION  

Version V6 en Anglais:  CAVITATION and VENTILATION ANALYSE

Dès que le Défendeur fournit les bras des foils (monotype), dont la conception est apparue plus laborieuse que prévue, la première version des prototypes apparait et surtout navigue. Ou l'on constate que les Bureau d"Etudes ne manquent pas d'idées.

Lire les « 4 AC 75 ENTRENT en SCENE » (papier du 15/10/2019 et 19/10/2020)

Ces analyses des AC 75 conduisent, de fait, à s’intéresser aux ULTIMS, qui se projette aussi dans l’Offshore autour du Monde (en équipage et en solitaire), mais aussi aux évolutions des IMOCA. 

Le changement d’environnement, c’est-à-dire passer d’un mode Archimédien assez auto-stable du fait des lois de l’hydrostatique à un mode Vol ou les équilibres sont beaucoup plus précaires, donnera plus d’importance au pilotage.

Ajoutons que l’AC75 c’est 45 minutes de compétition, naviguer en Foiler autour du Monde c’est vivre 24/24 théoriquement en vol pendant plusieurs jours avec une surface de l’eau pouvant être très agitée.

 

BILAN des ROUTES du RHUM depuis 1978...
L’histoire rappelle et recentre les évènements dans la réalité du jour.

Commençons par la ROUTE du RHUM de 1978 qui n'a pas été exactement celle qui était prévue, mais qui a vu la victoire d'un Marin atypique Mike Birch.

Malgré la victoire d’un trimaran à l’OSTAR de 1972 (Alain Colas sur l’ex Pen Duick 4), le multicoque n’avait encore montré sa domination.

Ajoutons que quatre ans après, Éric Tabarly rebattait les cartes en gagnant l’OSTAR de 1976 avec le monocoque Pen Duick 6. Notons que le second se nomme Mike Birch qui a choisi un trimaran « The Third Turtle » de 32 pieds (9 m environ 1.6 tonnes), dessiné par le « pape » des multicoques, Dick Newick. 

Mike Birch prend le départ de cette première Route du Rhum sur un nouveau trimaran « Olympus » toujours de 32 pieds (11.48 m, 2 tonnes), et soyons honnête, il n’est pas favori. 

Le plateau comprend nombre de coureurs de renom avec des palmarès long comme le bras, ils skippent des bateaux multicoques ou monocoques qui devaient dominer la scène.

Pourtant au bout de 23 jours de mer, Mike Birch coiffe sur le poteau de 98 secondes le monocoque de Michel Malinovski (Kiter V, 21 m, 18 tonnes)

Notons encore que dans les 4 premiers il y a 3 multicoques. 

Le règne des multicoques commençait, on aurait pu penser que l’étoile des monocoques océaniques allait pâlir et peut-être s’éteindre, en fait le lancement de courses autour du tour du monde par les 3 caps relancera les crayons des architectes (assistés des ordinateurs individuels apparus dans les années 80). L’ère des IMOCA, CLASS 40 etc commencent.

D'abord le graphique de 1978 à 2018, il y aura 11 RdR, ou l'on voit qu’après une progression de 6.33 nœuds (Mike Birch) à 10 nœuds de moyenne en 1986, la vitesse moyenne se s’établira entre 10 et 11.3 nœuds entre 1986 et 2002.

En 2006 un saut à 20 nœuds...sur un ORMA modifié (Lionel Lemonchois sur Gitana).

La progression s’arrête alors, se stabilise, malgré les espoirs que l'on a placés, peut-être un trop rapidement dans les ULTIMES (FOILERS 32 m)

BILAN_et_HISTOIRE_RAPIDE_RDR_78-2018_JS.pdf

En cliquant sur le lien ci-dessus, on trouve un BILAN TECHNIQUE de toutes ces Routes du RHUM…