L'Interrogation Fondamentale : Le Fonctionnement des Voiles Carrées d'Autrefois
L'histoire de la navigation est intrinsèquement liée à l'évolution des voiles, et parmi elles, la voile carrée a joué un rôle prépondérant pendant des millénaires. Lorsqu'on s'interroge sur le fonctionnement des voiliers d'autrefois équipés de voiles carrées, on pense inévitablement aux majestueux grands trois mâts barques du XIXe siècle, dont l'élégance et la puissance ont marqué leur époque. L'aspect le plus intuitif de leur navigation concerne l'allure vent arrière : à priori, pas de problème vent arrière, la voile et la vergue qui la supporte sont perpendiculaires au lit du vent et à l'axe du bateau, captant ainsi la pleine force propulsive du vent. Cependant, la complexité de la manœuvre survient lorsqu'il s'agit de changer d'allure. La question se pose avec acuité lorsqu'on quitte cette allure, pour venir au largue par exemple, où l'on doit border. La grande interrogation demeure : qu'advient-il de la position de la vergue qui supporte la voile ? La vergue pivote-t-elle autour du mât, ou est-ce l'ensemble mât et vergue qui pivote ? En regardant certaines photos de clippers qui semblent naviguer vent de travers, l'impression que les vergues ont pivoté est forte, mais cela pourrait être perçu comme un phénomène d'optique. Comprendre ce mécanisme est essentiel pour appréhender l'ingéniosité de ces navires.
Le Mécanisme Clé : La Rotation des Vergues et la Manœuvre des Voiles Carrées
Pour répondre à cette question fondamentale sur la capacité de ces géants des mers à s'adapter aux différentes orientations du vent, il est clair que les vergues pivotent autour du mât, mais le mât, lui, reste immobile. Ce mouvement est crucial car il permet aux vergues de suivre le lit du vent et au navire de naviguer. Il est difficile d'imaginer comment la navigation serait possible autrement, étant donné la rigidité relative de l'ensemble mât et voile. En effet, les vergues pivotent, et sans cette capacité, il serait évidemment impossible d'avancer face au vent. Les voiles carrées sont particulièrement réputées pour leur capacité à générer le maximum de puissance, ce qui explique leur utilisation privilégiée sur les grands voiliers et clippers, qui pouvaient compter de trois à cinq mâts. Certaines configurations spécifiques incluaient même des variantes, comme deux mâts à voiles carrées et un mât d'artimon gréé de voiles auriques, combinant ainsi les avantages de différents types de voilure.
La liaison entre la vergue et le mât est assurée par un dispositif appelé collier de racage. Ces colliers de racage assurent la liaison de la vergue avec le mât, tout en permettant d'une part sa montée et descente, et d'autre part sa rotation autour de celui-ci lorsque l'on veut "tirer un bord". Cette articulation offre une liaison que l'on pourrait être tenté d'appeler "souple", car elle autorise une certaine liberté de mouvement essentielle à la manœuvre.
Les manœuvres courantes, sur un navire à voile, désignent les cordages dont on peut faire à volonté varier la longueur pour établir ou orienter les vergues et les voiles. L'écoute en est un exemple typique ; c'est un cordage servant à régler l’angle de la voile par rapport à l’angle d’incidence du vent. En général, il y a deux écoutes dédiées à chaque voile hissée. Elles sont fixées aux « points d’écoute » de la voile qu’elles sont destinées à régler. L'ensemble des voiles et des mâts, connu sous le nom de gréement, est un système complexe qui détermine la maniabilité, la vitesse et l'utilisation du navire. Les voiles elles-mêmes sont un ensemble de pièces de tissu cousues ensemble pour former une surface capable de recevoir l'action du vent et de servir à la propulsion d'un navire.
Malgré leur puissance, les voiles carrées présentent des limitations significatives, surtout lorsqu'il s'agit de naviguer contre le vent. Avec un vent de face, il est impossible d'avancer directement. Elles ne permettent de naviguer que sous le vent, ou par vent de travers avec un angle limité. Par exemple, les bateaux à voiles carrées égyptiens ne pouvaient se rapprocher qu’à environ 150 degrés du lit du vent. Cette caractéristique rend la voile carrée, à l'allure de près, ni la plus facile à manœuvrer, ni la plus performante, du moins sur les unités de taille petite et moyenne. La manœuvre de "tirer des bords", ou louvoyer, pour remonter au plus près du vent, reste un défi technique important pour ce type de gréement.
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De manière remarquable, cette idée de mâts pivotants pour modifier l'orientation des voiles carrées n'est pas uniquement un vestige du passé. De nos jours, il existe des voiliers modernes équipés de mâts dotés de systèmes de rotation, bien qu'il s'agisse souvent de mâts-ailes. Récemment, une émission de télévision a offert une démonstration absolument époustouflante d'une telle réalisation moderne. Cette observation répond pleinement aux questions initiales sur la rotation des mâts. Les mâts pivotant avec les "vergues" fixées et fixes sur des navires modernes sont très impressionnants, montrant que les principes fondamentaux de l'adaptation au vent continuent d'inspirer l'innovation. Les Allemands, par exemple, sont en train d'étudier cette technologie pour construire des énormes cargos de fret, dont les voiles seraient déployées et manœuvrées simultanément par un seul opérateur à partir d'un tableau de bord digne d'une navette spatiale.
Des Origines Antiques aux Grandes Voilures : L'Évolution de la Voile Carrée
La voile carrée est à la fois la voile la plus ancienne et la plus simple, du moins dans sa forme originelle. Sa technologie ancienne est on ne peut plus simple : de forme carrée ou rectangulaire, elle est suspendue à une vergue horizontale, elle-même hissée au mât par son milieu. La voile est symétrique et ses deux angles inférieurs peuvent indifféremment être amurés sur l’avant. Ainsi déployée, elle capte le vent et propulse le bateau.
L'histoire des voiliers et de l'utilisation du vent comme moyen de propulsion est aussi ancienne que l'humanité naviguante. On ne sait pas exactement quand le bateau à voile est apparu. Cependant, les premiers voiliers auraient vu le jour en Océanie, sous la forme de pirogues à une ou deux coques. Ces embarcations primitives, sans quille et plutôt fragiles, n'étaient pas destinées à la haute mer. C'est en Mésopotamie que la première peinture représentant un voilier a été découverte. À cette époque, des bateaux à voile et à rames naviguaient sur les fleuves pour le commerce. Ces bateaux étaient également présents sur le Nil en Égypte. Les Égyptiens auraient été les premiers à comprendre que le vent peut être utilisé pour propulser leurs embarcations. La première représentation d’un bateau à voile est retrouvée dans la région de l’actuel Koweït et est datée de la fin du 5e millénaire avant notre ère. Dès 3000 ans avant Jésus-Christ, l’utilisation de la voile était déjà assez répandue dans le monde. Au début, la construction des barques et l’utilisation de la voile étaient souvent liées aux travaux des champs. Les Égyptiens utilisaient leurs voiliers en papyrus pour se déplacer le long du Nil, un fleuve qui coule du sud au nord, tandis que les vents soufflent la majeure partie de l'année du nord au sud, offrant des conditions idéales pour la navigation sous le vent.
Dans l’Antiquité, les Égyptiens, les Grecs et les Romains utilisaient largement la voile carrée. La voile carrée était présente dans la navigation en Méditerranée, dans le Pacifique et dans l’océan Indien. Le problème de cette voile carrée, surtout lorsqu’elle est placée trop près de la proue, est qu’elle ne permet de naviguer que sous le vent. C'est ainsi que, pour affronter la mer et ses exigences croissantes, de nouveaux développements sont apparus, modifiant la position du mât et combinant plusieurs voiles carrées. Pour pouvoir manœuvrer ces voiles qui grandissaient en même temps que les navires, il fallut les diviser. C’est ainsi qu’on disposa, au-dessus de la misaine et de la grand-voile, des huniers portés par des mâts de hune. Bientôt trop importants eux aussi, ils furent plus tard divisés en deux, le hunier fixe et le hunier volant, permettant une meilleure gestion de la surface de voilure.
Plus tard, les Vikings en équiperont leurs bateaux à clins. Leurs célèbres drakkars, des galères utilisées principalement pour la guerre, étaient des navires performants caractérisés par un fond plat, une symétrie quasi-parfaite entre l’avant et l’arrière, et une voile de forme rectangle. Ces marins audacieux furent les premiers Occidentaux à découvrir l’Amérique vers l’an 1000. Les premiers navires à deux mâts à voile carrée apparurent en Méditerranée au milieu du XIVe siècle, venant remplacer les voiliers à voile latine triangulaire utilisés tout au long du millénaire précédent. Auparavant, des voiles carrées perpendiculaires avaient déjà été utilisées sur des voiliers en Europe du Nord, comme les cogues et les langskips. Les Croisés adoptèrent le concept pour leurs navires, gagnant ainsi en vitesse et en manœuvrabilité pour leur trajet vers la Terre sainte. En un rien de temps, les Européens y ajoutèrent un gaillard et une dunette, un beaupré, un nid-de-pie et quelques mâts supplémentaires.
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L'Innovation Maritime et l'Ère des Grandes Découvertes
Au XIIe siècle, les voiliers changent et sont en mesure de s'aventurer en haute mer, marquant une étape cruciale dans l'histoire maritime. L'Âge des découvertes vit naître des navires emblématiques. Inventée par les Portugais, la caravelle est un voilier à hauts bords créé pour les longs voyages des explorateurs. Ce type de navire est équipé de plusieurs formes de voiles. Grâce à sa double voilure, latine et carrée, changée selon les circonstances, la caravelle s’adaptait à tous les types de vent. Il lui était possible, grâce à ses voiles triangulaires, de remonter contre le vent, de naviguer « à la bouline », c’est-à-dire en tirant des bords. Pour le vent arrière, le vent propulsait le bateau grâce aux voiles carrées. La recherche de ces vents portants constitua, bien plus que la construction des caravelles, l’innovation majeure des navigateurs de la Renaissance. Les Portugais, les premiers, inventèrent la technique de la « volta », ou volte, ce détour par la haute mer qui leur permettait de contourner les vents contraires et d’en trouver de meilleurs. Ces "caravelas" dérivaient du "caravo", nom des navires utilisés par les Arabes en Méditerranée et adoptés par les Portugais. Les caravelles offraient un premier avantage, d’ordre financier, dû à leur petit gabarit. Leur deuxième atout résidait dans leur maniabilité, leur capacité de naviguer en faible profondeur et d’approcher la côte sans trop de risque.
Rapidement, un type de caravelle à voile carrée, baptisée "caravela redonda" à cause de sa poupe arrondie, devint la bête de somme incontournable des explorateurs. En 1519, c'est à la tête d'une flotte exclusivement composée de caravelles que Magellan s'élança pour son tour du monde en bateau. Les galions, successeurs des caravelles, sont aujourd'hui des icônes de l'âge d'or de la navigation à voiles. Capables de porter de lourdes charges et regroupés en convois organisés, ils prirent la place des caravelles dans le trafic régulier des marchandises.
Le succès de ces expéditions exigeait des puissances européennes de se doter de navires capables de résister aux nombreux obstacles qu’opposaient les mers. Au XVIIIe siècle, la marine à voile hérite donc des acquis des deux siècles précédents. Ce siècle, dit des Lumières, voit apparaître de nouvelles manières de penser les navires, avec, entre autres, de nouvelles théories qui seront la base de l’architecture navale, en particulier grâce aux travaux du mathématicien Leonhard Euler, qui pose les bases de l’hydrostatique et décrit les principes de construction d’un navire stable.
Selon le commandant Denoix, le développement des navires de découvertes fut commandé avant tout par le double impératif de l'équipage et de l'approvisionnement. La ration journalière, telle qu’elle ressort des documents des XVe et XVIe siècles, comportait essentiellement une livre et demie à deux livres de biscuit, accompagné d’une demi-livre à une livre de bœuf salé, qui pouvait être remplacé par du porc, de la morue ou du fromage, et quelque peu de riz, de fèves, de pois chiches, etc. Pour la boisson et la cuisine, il était prévu un litre d’eau, trois quarts de litre de vin, cinq centilitres de vinaigre et deux centilitres et demi d’huile par jour. En navigation européenne, on embarquait pour quatre mois de vivres et un mois d’eau, soit un poids par homme, marin compris, de 500 kilogrammes. Pour les voyages de découvertes, les quantités étaient bien supérieures. Colomb avait emporté pour quinze mois de vivres, six mois d’eau, soit un poids par homme de 1 300 kilogrammes. Vasco de Gama était parti avec trois ans de vivres et six mois d’eau. De plus, le nombre des hommes atteignait dans ce cas environ le double de l’équipage habituel. Il fallait donc, pour la découverte, soit prendre des navires d’au moins cent tonneaux, soit accompagner les caravelles de navires de charge.
Pendant les trois siècles qui suivirent, l'histoire navale fut dominée par des navires à voile carrée toujours plus imposants, qui permirent aux Européens de mettre la main sur les Amériques et l'Afrique, de piller les richesses de l'Extrême-Orient et, occasionnellement, de se faire la guerre.
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Puissance et Performance : Les Grands Voiliers à Gréement Carré des XVIIe au XIXe Siècles
Les XVIIe et XIXe siècles représentent l'apogée des grands voiliers à gréement carré, dont la conception était sans cesse optimisée pour la vitesse, la capacité de charge et la puissance militaire. Au XVIIIe siècle, les navires se composent de plusieurs parties bien définies. On peut notamment distinguer deux éléments primordiaux : la coque, avec, de part et d’autre, la poupe et la proue. La partie permettant de manœuvrer et d’utiliser la force des vents forme un ensemble, appelé gréement et constitué par les espars (mâts, bômes, tangons et de manière générale l’ensemble des pièces de bois rigides), les manœuvres courantes (drisses, écoutes, etc.), et les manœuvres dormantes, ou haubanage (étais, haubans, etc.). Les manœuvres dormantes, ou haubanages, soutiennent et raidissent les mâts, assurant la stabilité de l'ensemble du gréement.
Les 19e et 20e siècles voient apparaître des navires plus évolués comme les corvettes et les frégates. La frégate est un navire imposant (40 à 50 mètres de long) et rapide (11 nœuds en moyenne), qui a principalement été utilisé à des fins militaires du XVIIe au XIXe siècle. La frégate se distingue par son gréement carré, permettant une navigation efficace sur de longues distances. Parmi les plus célèbres, L’Hermione, frégate de la Marine royale française, construite à Rochefort entre 1778 et 1779, a permis au Marquis de La Fayette de traverser l’Atlantique en 1780 pour participer à la guerre d’indépendance américaine. Vers 1760, les Français ont commencé à appeler ce type de bateau de moins de 24 canons des corvettes. Par la suite, le nom fut aussi donné aux navires équipés de 24 canons sur le pont principal. Peu coûteuse à armer avec son petit gabarit et très maniable, en particulier pour affronter les vents contraires, elle offrait aux investisseurs un compromis idéal pour les premières explorations.
Dans l'ancienne marine, la longueur de coque de la chaloupe était de 7 à 8 mètres, pour 2 à 3 mètres de large. Elle n'était pas pontée et avait environ 1 mètre de tirant d'eau. La chaloupe servait principalement de navire de liaison ou de transport de marchandises. Elle bordait les avirons et était la plus grosse embarcation du bord, de construction plus robuste qu'un canot. Elle était même capable de porter l'artillerie. En juin, aux Fêtes maritimes de La Rochelle, l'association Hermione - La Fayette présentait aux visiteurs la chaloupe de la célèbre frégate, qui est la plus grande de ses annexes.
Au XVIIIe siècle, un navire en particulier, la flûte, joue un rôle essentiel dans les explorations océaniques de ce temps. La flûte disposait de cales spacieuses, plus grandes que celles des navires marchands de l’époque, et d’un faible tirant d’eau, ce qui lui permettait de remonter les fleuves et de mouiller dans les petits ports. C’était un bâtiment relativement long et étroit, caractérisé par un fond plat. Ronde et ventrue sous la ligne de flottaison, la coque s’amincissait au-dessus de l’eau, de sorte que le bateau présentait un pont étroit et une proue effilée ; le château arrière était également haut et étroit. La construction des flûtes fut largement standardisée avec la mécanisation des scieries utilisant l’énergie du vent. Elles étaient faites en pin, car c’est un bois abondant, économique et facile à travailler. La flûte était réputée pour ses qualités marines, bien qu’elle ne fût pas très rapide. Lapérouse, comme Cook avant lui, préféra utiliser pour son voyage des navires prévus pour le transport de marchandises, plutôt que des frégates, rapides mais peu adaptées à l’emport d’une grande quantité de matériel, indispensable pour un voyage au long-cours. Il choisit des flûtes, navires de conception hollandaise, qui formaient le gros de la flotte marchande des Provinces-Unies et constituaient le type de navire marchand le plus répandu en Europe, depuis que l’essor commercial de ces dernières avait mis en évidence leurs nombreux avantages.
C'est à partir des guerres napoléoniennes que les navires de ligne commencèrent à faire rugir leurs canons embarqués, seulement 18 sur les navires de cinquième rang, mais plus de 90 sur les trois-ponts de premier rang. Les frégates et les barques prenaient en chasse les navires marchands, et les vifs forceurs de blocus, eux aussi à voile carrée, filaient entre les navires de guerre américains lors de la guerre de Sécession. Les clippers dominaient le Pacifique de toute leur hauteur, et les baleiniers américains travaillaient à l'extinction du malheureux cétacé. L'ouvrage "Grands voiliers français" de Jean RANDIER est particulièrement remarquable pour l'étude de la construction, du gréement, des manœuvres et de la vie à bord de ces voiliers, dont la coque et le gréement étaient métalliques.