Naviguer à voile est une expérience à la fois fascinante et complexe, mais comprendre les principes de base de la navigation à voile peut rendre cette activité plus accessible et enrichissante. En pleine mer, sur un voilier, il est crucial de savoir diriger l’embarcation et d’identifier le sens et la force du vent. En mer, un voilier peut avancer grâce à la force du vent dans ses voiles. Tout commence par la force du vent. Le vent est le mouvement d’air qui se produit entre une zone de haute pression et une zone de basse pression. Malgré que l’air soit constitué de plusieurs gaz, il agit comme un liquide de plus d’une façon, déferlant autour et par-dessus diverses obstructions. Il suit la trajectoire qui offre le moins de résistance. Le vent est rarement d’intensité constante. Le vent même est invisible, mais ses effets ne le sont pas. Le concept de vent fait référence à la direction à partir de laquelle le vent atteint un point, dans ce cas vers un bateau. C’est donc une information essentielle en mer.
Identification du vent : méthodes et observations
On peut déterminer la direction du vent de plusieurs manières. La façon la plus précise de déterminer la direction du vent est donc de repérer son effet à la surface de l’eau et ceci demande beaucoup de pratique. Lorsque le vent souffle sur l’eau, il crée de la friction le long de la surface et forme des ondulations perpendiculaires à sa direction (les grosses vagues sont le résultat des effets à long terme du vent et du courant). Vous pouvez aussi utiliser vos voiles pour déterminer la direction du vent. Lorsque vous larguez les voiles, elles lofent et s’alignent dans le vent, comme des drapeaux. Tournez progressivement le voilier au vent.
Un indice de la force du vent est l’apparition de moutons, l’accumulation d’écume sur les vagues. Ils apparaissent lorsque la vélocité atteint les 12 ou 14 nœuds, une vitesse où les petits voiliers deviennent plutôt instables. Pour pouvoir naviguer en tenant compte de la direction du vent, il est indispensable de disposer d’un instrument comme un anémomètre ou une boussole. Une fois que vous savez d’où vient le vent et où il va, il y a deux points clés que vous devez prendre en compte lors des manœuvres : premièrement, profiter de la force du vent lorsque vous naviguez au près. En second lieu, lorsque deux bateaux se croisent, celui sous le vent est privilégié en raison de ses difficultés de manœuvre, ce qui implique dans de nombreux cas que le navire naviguant au vent doit modifier sa trajectoire.
Les trois vents en interaction
Le vent que l’on ressent n’est pas la simple résultante de la météo. Quand un bateau avance, le plan de voilure doit être réglé selon la résultante du vent réel et du vent vitesse appelée le vent apparent, et non selon le vent réel. Les trois vents en action sur le plan de voilure sont les suivants :
- Le vent réel (VR) correspond au déplacement d’air ressenti sur terre par un observateur immobile.
- Le vent vitesse (VV) correspond à un déplacement d’air ressenti par un observateur en mouvement (le vent que l’on sent sur notre visage en courant dans un gymnase). Le vent vitesse s’oppose à 180° à l’axe de notre route (sens de déplacement).
- Le vent apparent (VA) est la résultante des deux vents. C’est celui que vous allez ressentir sur le voilier.
La variation du vent vitesse en intensité entraîne une variation du vent apparent. Dans ce cas, on parle de rotation du vent. Les variations du vent vitesse sont dues aux accélérations du bateau, aux accélérations dues à l’environnement, ou aux ralentissements. Lorsque le vent vitesse augmente à la suite d’une accélération, le vent apparent effectue une rotation sur l’avant du bateau. L’équipage agit alors sur les commandes de direction (gouvernail) et de propulsion (écoutes) pour obtenir un angle d’incidence optimal et conserver un écoulement laminaire sur le plan de voilure.
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Mécanique de propulsion et décomposition des forces
Les voiles agissent essentiellement comme des ailes, capturant le vent et le convertissant en force de propulsion. Pour avancer efficacement, un voilier doit ajuster l’angle d’incidence du vent par rapport à ses voiles. La première décomposition de la force aérodynamique se fait selon l’axe de la route suivie. Deux forces s’exercent : la composante propulsive (Cp) et la composante de dérive (Cd). La composante propulsive est parallèle à la route suivie. La composante de dérive est perpendiculaire à la composante propulsive. Elle est notamment responsable de la « marche en crabe » du bateau.
La deuxième décomposition se fait selon l’axe du fluide. Nous parlons alors de portance (P) et de traînée (T). La traînée est parallèle à l’écoulement du fluide ; la portance est perpendiculaire à la traînée. La résultante est la force aérodynamique (FA). Un réglage de voile optimal a une portance importante et une traînée faible. En aviation, le principe de fonctionnement d’une aile d’avion est le même que celui d’une grand-voile ou d’un foc sur un bateau. On retrouve les mêmes phénomènes : un angle d’incidence, un effet Venturi et un effet Bernoulli. La force aérodynamique est proportionnelle à l’angle d’incidence, à la surface de la voile, à la forme (volume/creux) et au carré de la vitesse.
Allures et tactique de navigation
Une allure est l’angle pris par le bateau par rapport à la direction du vent. Il existe plusieurs points de voile en fonction de cette direction :
- Le près (45 à 60°) : c’est l’allure qui se rapproche le plus du lit du vent. Le près peut être « serré » ou « bon plein ». Naviguer au près permet parfois à un voilier d’aller plus vite que le vent grâce à l’effet de vent apparent.
- Le travers (90°) : le vent est perpendiculaire à l’axe du bateau. L’allure est optimale pour ce qui est de la vitesse et du confort.
- Le largue (100 à 120°) : ici le vent provient de 3/4 arrière. L’écoulement sur les voiles est un peu plus perturbé.
- Le vent arrière (120° et plus) : l’écoulement sur les voiles est très perturbé. L’embarcation avance à la vitesse du vent, mais pas plus vite.
Il existe deux concepts maritimes, au vent et sous le vent, qui sont cruciaux pour la manœuvrabilité. Au vent se réfère à la direction d’où vient le vent. Sous le vent est l’antonyme, désignant la direction vers laquelle va le vent. La dérive maximale due au vent correspond à la poussée latérale du vent sur la coque et les voiles. Bien souvent, on la trouve évidente au près car le vent apparent est plus fort et la composante latérale nous fait giter. Sur un monocoque, la gîte est un très bon indicateur de dérive.
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