L'innovation dans le domaine de la navigation maritime a conduit au développement de la voile rigide, une alternative aux voiles traditionnelles en tissu. Cet article explore le fonctionnement, les avantages, les inconvénients et les applications actuelles et futures de cette technologie prometteuse.
Genèse et Évolution de la Voile Rigide
L'utilisation de l'aile rigide remonte à 1988, lors de la Coupe de l'America, une compétition nautique prestigieuse. Cependant, c'est lors de la 32ème édition de l'America's Cup en 2010 que cette technologie a réellement capté l'attention, grâce au trimaran américain équipé d'une aile rigide de 68 mètres. Les AC45, catamarans conçus pour l'America's Cup, ont également adopté cette innovation.
Principes de Fonctionnement
La voile rigide est une aile profilée, optimisée pour créer une portance supérieure à celle des voiles traditionnelles. Un volet, situé à l'extrémité de l'aile, permet d'asymétriser le profil et d'améliorer encore la portance. Un petit fletner, placé à l'arrière de la voile principale, joue un rôle crucial dans la régulation de l'incidence du vent sur la voile. En ajustant la position du fletner, il est possible de contrôler l'angle entre l'axe du vent et celui de la voile, permettant ainsi de diriger le voilier.
Avantages de la Voile Rigide
- Performance accrue : Les ailes rigides offrent une prise au vent réduite et une création de portance considérablement plus importante que les voiles traditionnelles. Leur coefficient de portance est supérieur de 50 à 100% par rapport aux voiles souples, tandis que leur traînée est jusqu'à deux fois moins importante. Cela se traduit par une meilleure capacité à virer et à empanner.
- Gestion de la puissance : Grâce à l'invention de nouvelles pièces telles que le cambreur et le twister, la gestion de la puissance de l'aile est optimisée. Cette régulation permet aux voiliers équipés d'ailes rigides de naviguer par vents forts, allant jusqu'à 30 nœuds (environ 55 km/h).
- Automatisation : L'automatisation est un atout majeur des voiles rigides, notamment pour les grandes unités où l'équipage a de nombreuses autres tâches à accomplir. Des systèmes comme l'AeolDrive permettent de régler automatiquement l'incidence de la voile et de réguler la pression aérodynamique.
Inconvénients et Défis
- Manutention complexe : L'un des principaux défauts des ailes rigides est qu'elles ne peuvent être ni pliées, ni rangées. Le navire ne peut donc pas être arrêté ou mis au repos sans un démontage complet de la voile à l'aide d'une grue, ce qui représente une manœuvre coûteuse.
- Adaptabilité limitée : Il est impossible d'augmenter ou de réduire la voilure en cours de navigation, ce qui rend la voile rigide inapplicable dans de nombreux contextes.
- Coût élevé : Le coût de développement et de fabrication des ailes rigides est actuellement très élevé, ce qui limite leur utilisation au domaine de la compétition et aux projets de grande envergure.
- Vitesse minimale requise : Les ailes rigides nécessitent une vitesse de base minimum pour être plus performantes que les voiles souples.
Applications Actuelles et Futures
Compétition Nautique
Le milieu de la compétition s'est emballé pour les ailes rigides, considérées comme l'une des innovations les plus importantes de ces dernières années. Leur performance supérieure en fait un atout majeur pour les courses de courte durée avec des conditions météorologiques stables.
Transport Maritime
Les Chantiers de l’Atlantique travaillent sur le projet Solid Sail, une voile rigide constituée de panneaux en verre-polyester entourés de lattes en carbone. Ce projet vise à implanter des voiles rigides sur de gros navires de croisière, avec pour objectif de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
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Le concept Solid Sail est gréé sur un gréement appelé AeolDrive, qui comporte un balestron orientable sur 360 degrés. Ce système permet de régler automatiquement l’incidence de la voile et de la mettre en drapeau sans changer de cap.
Les paquebots Silenseas, conçus par les Chantiers de l’Atlantique, pourraient être équipés de trois mâts de 85 mètres et de 3 voiles Solid Sail de 1200 mètres carrés chacune, assurant ainsi une vitesse de 17 nœuds.
Plaisance
Bien qu'aucune aile spécialisée pour les navires de plaisance n'ait encore vu le jour, le développement de voiles rigides plus abordables et plus faciles à manipuler pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour ce secteur.
Le Projet Solid Sail : Une Innovation Majeure
Les Chantiers de l’Atlantique finalisent le projet Solid Sail, une voile rigide innovante conçue pour les grands navires. Cette voile est constituée de panneaux en verre-polyester entourés de lattes en carbone, et est hissée sur un gréement à balestron, baptisé AeolDrive, au mât inclinable.
Un démonstrateur de 38 mètres de haut a été installé sur le site industriel de Saint-Nazaire dès l’été 2021, en attendant le prototype à l’échelle 1 de 95 mètres, prévu pour 2022. La Solid Sail est affalable automatiquement par gravité et suit un système de pliage breveté.
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Le projet Solid Sail s’inscrit dans une démarche de réduction des émissions de gaz à effet de serre, en proposant une propulsion vélique pour les navires de grande taille. Les premiers navires équipés de cette technologie pourraient voir le jour en 2025.
Étapes de Développement du Projet Solid Sail
- Création d'un consortium : En 2018, un consortium de quatre partenaires a été créé pour accompagner les Chantiers de l’Atlantique dans le développement des voiles rigides SOLID SAIL 2.0. Ce consortium réunit le centre de recherche ENSTA Bretagne et trois entreprises (Chantiers de l’Atlantique, G-Sea Design, Multiplast).
- Modélisation et essais : Des essais ont été réalisés à l’ENSTA Bretagne et à Pornichet, sur un prototype de voile rigide en composite à l’échelle 1:5e, selon le concept breveté par les Chantiers de l’Atlantique.
- Installation d'un démonstrateur : À la fin de l’été 2021, un démonstrateur de 38 mètres de haut, équipé d’une voile de 550 mètres carrés, a été installé sur le site des Chantiers de l’Atlantique à Saint-Nazaire.
- Prototype à l'échelle 1 : En 2022, le prototype à l’échelle 1, culminant à 95 mètres et inclinable à 70 degrés, sera installé à l’embouchure de la Loire. Sa voile affichera une surface de 1200 mètres carrés.
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