Le gréement d'un voilier, cet ensemble complexe d'espars, de câbles et de cordages, est bien plus qu'un simple support pour les voiles. Il représente l'épine dorsale de la performance et de la sécurité du bateau. Une compréhension approfondie de la manière dont les efforts sont distribués et des réglages nécessaires est fondamentale pour tout navigateur. Cet article vise à éclaircir les mécanismes sous-jacents au calcul des résistances des haubans et à guider les marins, du plaisancier au régatier, dans l'optimisation de leur aubanage. La tension correcte du gréement maintient tout d’abord le mât droit et en place. Il donne ensuite aux voiles leur forme prévue et élimine les flexions qui ralentissent le bateau, ce qui a un impact direct sur la capacité du voilier à tracer sa route avec précision et efficacité.
Le Gréement du Voilier : Une Structure Essentielle et ses Composants
Pour comprendre l'aubanage, il est essentiel de cerner l'ensemble du gréement. Le gréement se divise en deux catégories principales : le gréement courant et le gréement dormant. Le gréement courant concerne les cordages mobiles utilisés pour la manœuvre des voiles, tels que les drisses, les écoutes et les bosses. Le gréement dormant, quant à lui, est composé des éléments fixes, dont le rôle principal est de maintenir le profil qui portera les voiles à la verticale et de stabiliser le mât. Parmi ces éléments, on retrouve le pataras, l’étai, ainsi que les haubans, bas-haubans et galhaubans. Le but principal du gréement dormant reste de maintenir le profil qui portera les voiles à la verticale ; c’est grâce à la compression du mât que celui-ci reste en place. Un profil optimisé n’est pas juste un profil droit, il doit être réglé avec précision.
Les haubans sont des éléments cruciaux du gréement dormant. Sur un voilier, les haubans sont situés de part et d’autre du mât qu’ils maintiennent dans un plan vertical par rapport au pont en réglant leur tension par l’intermédiaire des ridoirs. Leur rôle est fondamental pour la stabilité latérale du mât. On distingue généralement plusieurs types de haubans, en fonction de leur position et de leur fonction spécifique. Les galhaubans maintiennent le mât dans un plan latéral. Ils ont leur point d’ancrage en tête du mât dans un gréement en tête ou au niveau de l’étai dans un gréement fractionné. Les haubans intermédiaires existent dans les gréements à plusieurs étages de barres de flèches. Ils sont fixés sur le mât en regard des barres de flèches supérieures, assurant une rigidité supplémentaire à ces niveaux. Les bas-haubans stabilisent le mât dans le plan longitudinal et déterminent sa quête. Ils trouvent leur point de fixation au premier étage des barres de flèches et maintiennent cette zone dans le plan latéral. Au-delà des haubans, le bon réglage de la tension de l’étai, du pataras et, dans le cas de gréements fractionnés, des bastaques, est essentiel pour l'intégrité de la structure et les performances du voilier.
Les matériaux utilisés pour la fabrication des haubans ont considérablement évolué. Historiquement en acier inoxydable, les « haubans textiles » sont de plus en plus utilisés. Le PBO (polybenzoxazole) est un matériau moderne qui possède une densité très élevée, mais une résistance à la rupture supérieure à celle des aramides, offrant ainsi une légèreté et une performance accrues. Le Dyneema® ou HMPE (polyéthylène à très haut module) est un autre matériau notable. Il est huit fois plus léger que l’acier inox, durable, résiste bien au ragage et aux UV, et montre un rapport poids/résistance très favorable. Cependant, il n’offre qu’une élasticité réduite, et le fluage (allongement des fibres sous charge statique sans retour à la normale) bloque l’utilisation « normale » du Dyneema® dans le réglage du gréement dormant des voiliers, bien qu'il soit très prisé pour le gréement courant.
Les Principes Fondamentaux de la Stabilité et de la Répartition des Efforts
Comprendre comment sont calculées les résistances des haubans nécessite de saisir les forces en présence et l'équilibre dynamique d'un voilier. Un article accessible en ligne (voiletech.free.fr[…]mat.htm) fournit une première approche, mais il est important de noter que ses hypothèses de calcul sont simplifiées. Par exemple, les calculs y sont faits en prenant uniquement le poids du lest pour définir le couple de rappel. Or, le couple de rappel se calcule plus précisément entre le centre de gravité du bateau et le centre de carène, englobant ainsi l'ensemble de la masse du bateau et la forme immergée de la coque. L’auteur néglige également l’effet des barres de flèche qui ont pour effet d’augmenter l’angle des haubans. Pourtant, ces barres de flèche transmettent intégralement l’effort d’un hauban à celui qui est à l’étage en dessous dans le cas simple des barres non poussantes.
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Le système de gréement est un assemblage soumis à de multiples sollicitations. Il doit résister aux forces du vent sur les voiles (poussée vélique), qui génèrent un couple de chavirage, et aux forces de rappel du bateau, exercées principalement par la quille et la forme de la coque. Quand le voilier est sous voiles, la poussée vélique engendre une gîte, par exemple jusqu'à 30°. À cet instant, le système doit être en équilibre, avec le couple de rappel venant équilibrer le nouveau couple dû au vent. La force due au poids du lest reste dirigée vers le bas (gravité), mais le levier que forme le voile de quille, tangentiellement à celui-ci, augmente avec l'angle de gîte, augmentant ainsi le couple de rappel. Pour bien comprendre ce calcul, il faut penser au système équilibré : les haubans supportent une part significative de ces efforts, notamment lorsque le bateau gîte.
La répartition des efforts entre les haubans des différentes barres de flèche, dans le cas simple des barres non poussantes, est un point crucial. Comme mentionné, les barres de flèche, en éloignant les haubans du mât, augmentent leur angle par rapport à ce dernier. Cet angle plus important permet aux haubans d'exercer une force plus efficace pour contrer la compression du mât et les efforts latéraux. Dans cette configuration, l'effort exercé sur un hauban au niveau d'une barre de flèche est transmis quasi intégralement au hauban situé à l'étage inférieur. Cela signifie que la tension des haubans supérieurs influence directement la tension des haubans intermédiaires et inférieurs. La résistance des haubans est calculée en fonction de la charge maximale qu'ils peuvent subir, en prenant en compte les angles formés avec le mât et le pont, et la capacité de résistance du matériau. Ces calculs, bien que complexes dans leur intégralité dynamique, peuvent être simplifiés en considérant un état d'équilibre statique sous une gîte maximale. Par exemple, pour déterminer la longueur d'un hauban et son angle, on peut utiliser des principes trigonométriques, comme le théorème de Pythagore, en visualisant des triangles rectangles formés par le mât, la barre de flèche, et le hauban lui-même. Chaque point de fixation d'un hauban sur le mât et sur le pont (cadène) constitue un sommet de ce triangle.
Il est important de noter que ces calculs doivent également intégrer des facteurs de sécurité, car les haubans sont soumis à des charges dynamiques, des vibrations (dans l'eau ou l'air, vibration moteur ou éolienne), et des phénomènes de résonance qui peuvent, si le gréement est mal conçu ou réglé, entraîner des déformations ou des ruptures. Le dimensionnement du gréement ne se limite pas à la seule résistance des haubans ; il doit aussi prendre en compte la structure du pont et des cadènes, ainsi que les renforts de structure internes du bateau.
Le Réglage du Gréement : Étapes et Paramètres Cruciaux
Un gréement bien réglé est la clé d'une navigation plus sûre, avec moins de mauvaises surprises à mesure que le vent augmente. Pour le régatier ou le marin qui recherche la performance, un réglage précis améliore le cap, réduit la dérive et procure un gain sensible en vitesse : souvent 5% ou plus par vent modéré. Avec un guide clair, il est possible de passer d’un gréement qui semble bancal à un gréement qui permet au bateau de tracer sa route avec précision.
Contrôles Préliminaires et Sécurité
Avant de commencer tout réglage, la sécurité est primordiale. Effectuez un rapide contrôle de sécurité. Assurez-vous qu’aucun membre d’équipage ne se trouve sous le mât. Vérifiez que le mât est solidement calé. Confirmez enfin que le gréement courant est suffisamment détendu. Une drisse, ce cordage qui permet de hisser une voile, pourrait appliquer une charge involontaire pendant le réglage si elle n'est pas relâchée. Enfin, vérifiez l’étalonnage du tensiomètre avant la première mesure. Mal étalonné, il vous donnerait des relevés erronés, rendant tout réglage imprécis. Un simple peson à ressort calibré peut fournir une estimation, mais sa précision sera évidemment moindre.
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Mesure Initiale et Définition de la Plage Cible
Fixez le tensiomètre à un hauban ou à un étai et tirez doucement jusqu’à ce qu’il affiche une valeur stable. S’il s’agit d’un modèle qui nécessite une traction, évitez de tirer brusquement. Une traction lente et régulière reproduit la charge subie par le gréement. Notez la valeur obtenue pour chaque câble : hauban bâbord, hauban tribord, étai et pataras. Indiquez également les conditions de vent à ce moment-là. Ces relevés constituent votre point de départ et permettent de suivre l’évolution de la tension.
La tension idéale du gréement varie en fonction de la taille du bateau, du matériau du mât et du style de navigation. Si vous ne disposez pas encore d’une plage de tension cible, voici quelques repères pour un voilier de croisière type de 9 mètres. Si vous connaissez la charge de rupture du mât (souvent inscrite sur le mât ou dans le manuel du propriétaire), appliquez la méthode suivante : prenez 80 % de cette valeur pour obtenir la charge de travail pour l’étai. Puis appliquez une fourchette de ± 15 % pour avoir une plage cible. Exemple : si la capacité nominale du mât est de 400 kg, 80 % donnent une charge de travail de 320 kg. La plage cible se situe alors entre 272 kg et 368 kg.
Procédure de Réglage des Ridoirs
Le réglage est un processus itératif qui demande de la patience et de la précision.
- Étape 1 - Desserrez le bord opposé : Pour maintenir le mât centré, réglez toujours simultanément le ridoir opposé. Si vous serrez le hauban bâbord, desserrez légèrement le hauban tribord. Cela permet d'éviter une déviation latérale du mât.
- Étape 2 - Effectuez des réglages progressifs : Tournez le ridoir cible dans le sens horaire pour augmenter la tension, dans le sens antihoraire pour la réduire. En règle générale, un tour complet modifie la charge d’environ 5 à 7 %. Sur un objectif de 300 kg, cela représente environ 15 kg. En effectuant des demi-tours, vous bénéficiez d’un contrôle plus précis (environ 7 kg), ce qui vous évite de dépasser la tension souhaitée lorsque vous vous en approchez. Les cadènes à demi-trous ou à vis offrent une précision accrue, bien qu'elles soient plus difficiles à régler sur l'eau.
- Étape 3 - Remesurez : Après chaque demi-tour, réinstallez le tensiomètre et relevez la nouvelle valeur pour la comparer à votre plage cible. Décidez alors si un autre demi-tour est nécessaire. Ce cycle de réglage-mesure est essentiel pour atteindre la tension désirée avec exactitude.
- Étape 4 - Reproduisez l’opération sur l’autre bord : Une fois le hauban bâbord réglé, répétez la procédure sur le hauban tribord afin d’obtenir des tensions identiques. Le réglage latéral des haubans doit aboutir au centrage du mât par rapport aux bords du voilier. Pour cela, suspendez un fil à plomb depuis le sommet du mât ou projetez un niveau laser dans l’axe du mât. La ligne doit toucher le pied du mât à quelques centimètres près. Une autre méthode fiable consiste à mesurer la longueur de chaque hauban avec la drisse de la grand-voile, de la tête du mât jusqu’aux cadènes. Les distances entre la tête du mât et chacune des cadènes doivent être les mêmes d’un bord et de l’autre. Inspectez visuellement les haubans. Un rapide « test de vibration » permet de détecter un éventuel relâchement caché : saisissez le mât près du pont et tapotez-le fermement. Un gréement correctement tendu transmettra une vibration nette et uniforme.
Essai en Mer et Suivi
Après les réglages au port, faites une sortie d’essai de cinq à dix milles nautiques dans un vent modéré. Observez la gîte du bateau, son cap et si la forme des voiles est propre et sans dévers excessif. Après l’essai en mer, vérifiez que le bateau tient bien le cap, que la barre est équilibrée et qu’il n’y a pas de mouvement inattendu du mât. C'est en mer, gréement sous charge, que l’on apprécie le mieux les réglages du mât, quel que soit le gréement du bateau. Il est recommandé de choisir un jour de mer plate et un vent de force 3 maximum pour ces essais initiaux. Consignez dans votre journal la date, la force du vent, la température ambiante, la tension de chaque câble et toute remarque concernant les réglages effectués. Sur la plupart des bateaux de croisière, vérifiez et ajustez la tension au minimum tous les ans. Faites de même après chaque navigation par gros temps ou dès que vous remarquez un changement dans la forme de vos voiles. Les régatiers, eux, peuvent vouloir vérifier avant chaque course. Si tel n’est pas le cas, vous pouvez bloquer les ridoirs à l’aide de goupilles fendues pour éviter que les haubans et les étais ne se desserrent involontairement. Veillez simplement à protéger les extrémités des goupilles pour éviter tout accroc. En tenant un journal régulier et en effectuant des contrôles fréquents, vous minimiserez les défaillances imprévues et vos voiles auront désormais une forme optimale.
Les Ajustements Spécifiques du Mât : Centrage, Quête et Cintrage
Sur les voiliers, le réglage du mât se réalise en agissant sur trois points fondamentaux : le réglage latéral, la « quête » et le cintrage du mât. Les haubans seuls ne suffisent pas pour obtenir un réglage correct, car ces trois aspects sont interdépendants et doivent être considérés globalement.
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Le Réglage Latéral du Mât
Comme évoqué précédemment, le réglage latéral consiste à centrer le mât par rapport à chaque bord du voilier. Ce réglage se fait sur les haubans et galhaubans du voilier. Il est généralement effectué lors du matage du bateau ou lors d’un simple contrôle de gréement en cours de saison. En plus de la vérification visuelle, qui consiste à se placer au pied du mât et à observer l'alignement, une méthode fiable est d'envoyer un mètre à mesurer en tête de mât à l’aide de la drisse de grand-voile. Les distances entre la tête du mât et chacune des cadènes doivent être les mêmes d’un bord et de l’autre, garantissant ainsi un centrage précis du mât.
Le Réglage de la Quête du Mât
La quête désigne en réalité l’inclinaison du mât (plus ou moins sur l’arrière) par rapport à la verticale. Elle se mesure bien souvent en prenant la distance qui sépare la têtière (le haut du mât) et le milieu du tableau arrière du bateau, ou en utilisant un niveau et un décamètre. Le réglage de la quête du mât influe sur l’équilibre du bateau et sur ses performances. Pour que le mât soit correctement positionné et donne une quête de 1° à 1,5°, la tension des haubans doit être sensiblement égale à celle de l’étai et du pataras. Prenez des repères pour réitérer ces mesures au prochain aubanage.
Les implications de la quête sont directes sur le comportement du voilier. Par exemple, plus le mât est incliné sur l’arrière, plus le volume de la voile va être réduit. La chute va être détendue ce qui va ouvrir l’arrière de la voile. Ainsi, au près, le vent glissera le long de la voile et sera immédiatement évacué à l’arrière sans créer de force propulsive maximale. Bien que les principes de l'écoulement des fluides soient un sujet complexe en soi, l'effet pratique est une réduction de la puissance générée par la voile. Inversement, une quête plus faible (mât plus droit ou légèrement incliné vers l'avant) tend à donner plus de volume à la voile et à fermer la chute.
La tension dans le gréement est un facteur extrêmement important dans le réglage de la quête. Dans la majorité des bateaux, c’est la tension des haubans et de l’étai qui détermine la rigidité du gréement. Un gréement trop tendu va rendre le bateau difficile à relancer et qui va se stopper à la moindre vague, tandis qu'un gréement trop mou aura du mal à se relancer puisque le creux de la voile ne sera pas stable. La tension doit être adaptée en fonction du type de bateau. Par exemple, pour un dériveur léger comme le 420, une tension allant de 27 à 30 (tension prise avec un tensiomètre traditionnel) est souvent recommandée. Pour conserver cette tension sur tous les réglages, il faudra modifier la position des haubans dans les cadènes en fonction du réglage de la quête souhaitée.
L'ajustement de la quête dépend également des conditions météorologiques et des performances recherchées :
- Dans la brise : à partir du moment où le bateau butte dans les risées et qu’il devient difficile à contrôler, il faut réduire la puissance de la voile. Pour cela, on doit incliner le mât vers l’arrière, en réglant plus bas les haubans dans les cadènes pour conserver la tension. Cela va réduire le volume de la voile et ouvrir la chute, diminuant la puissance et rendant le bateau plus facile à maîtriser.
- Pour un vent medium : il faut redonner de la puissance au bateau en offrant au vent une voile plus volumineuse avec une chute plus fermée. Cela implique un mât moins incliné vers l'arrière.
- Dans le petit temps : il faudra conserver une voile volumineuse en faisant attention à ne pas trop fermer la chute cette fois, pour ne pas pénaliser la circulation de l'air.
Il est ainsi intéressant de déterminer au moins trois réglages types, un pour chaque condition de vent majeure. Il faut savoir faire confiance à ses sensations sur l’eau, en testant les réglages durant des séances d’entraînements pour affiner ces paramètres. Chaque bateau ne se règle pas forcément de la même manière, et il est probable que les recommandations générales doivent être adaptées au comportement spécifique de chaque voilier.
Le Réglage du Cintrage du Mât
Le réglage du cintrage du mât permet de régler aussi les voiles, d’aplatir la grand-voile dans la brise et d’affiner les réglages. Un mât trop cintré ou mal « verticalisé » et la voile ne portera pas le bateau au maximum de ses performances. Ce cintrage se fera avec le bas étai et le réglage du pataras. Sur les bateaux avec des barres de flèches poussantes, vous n’aurez pas de pataras, car la géométrie des barres de flèche poussantes permet de gérer le cintrage sans cet élément, en poussant le mât vers l'avant.