Autrefois, le monde de la voile était dominé par des configurations relativement uniformes, mais l'évolution technologique et la recherche de performances ou de confort accru ont profondément modifié la conception des yachts. Les doubles safrans, par exemple, étaient presque exclusivement visibles sur certains yachts de régate ou autres constructions spéciales. Cependant, ces dernières années, on les trouve désormais aussi dans la production en série, témoignant d'une démocratisation de ces technologies avancées. Des petits yachts sportifs comme Seascape ou SQ 25, aux yachts de croisière d'entrée de gamme comme le Dufour 310 ou l'Elan 350, jusqu'aux produits phares comme le Bavaria Cruiser 56, la palette est large, illustrant la diversité des applications de ces systèmes. Cette tendance s'accompagne souvent de l'adoption de doubles dérives pour optimiser l'antidérive et la stabilité, ainsi que de configurations de mât spécifiques, comme un mât de 33 pieds sur un dériveur de 26 pieds, destinées à maximiser les performances de ces unités modernes. L'intégration de ces éléments exige une compréhension légèrement différente de la physique de la voile et une nouvelle façon de penser lors de l'utilisation du yacht, que ce soit en mer ou au port.
L'Évolution et la Répandue des Doubles Safrans
L'histoire du safran est aussi ancienne que celle de la navigation. Dès l’Antiquité, les Chinois et les Phéniciens utilisaient des gouvernails latéraux ou axiaux pour diriger leurs embarcations. Au Moyen Âge, le gouvernail d’étambot, fixé à l’arrière du navire, s’impose en Europe, permettant une meilleure manœuvrabilité. Les premiers voiliers à double safran apparaissent sur les catamarans, où chaque coque est équipée de son propre safran. Puis, dans les années 1990-2000, les monocoques de course, notamment les IMOCA et les Open 60, adoptent cette configuration pour optimiser la stabilité de route et la performance à la gîte. Ces bolides de haute mer de la classe Open-60 comptent parmi les précurseurs des systèmes de double gouvernail. Il s'agit de planeurs à voile spatiale avec des formes de poupe plates et larges. Aujourd'hui, cette approche a dépassé le domaine de la régate pure pour s'étendre aux yachts de croisière.
Les yachts de croisière ont eux aussi des parties arrière extrêmement larges, mais plutôt pour créer beaucoup d'espace de vie et d'habitabilité sur et sous le pont que pour aider le yacht à planer. C'est pourquoi le choix d'un double safran pour les yachts de croisière s'explique par des raisons légèrement différentes de celles qui prévalent dans le domaine de la régate. Un double safran offre des avantages distincts, mais il s’accompagne également d’inconvénients. Leur utilisation dépend de nombreux facteurs, et la transition vers ces systèmes reflète une évolution profonde de l'architecture navale et des attentes des plaisanciers.
La Physique du Double Safran et la Gîte
La performance et l'efficacité d'un safran sont intimement liées à la gîte du bateau. L'angle et la surface avec lesquels un safran glisse dans l'eau varient en fonction de cette inclinaison. C'est là que se situent les deux problèmes clés qu'il faut connaître si l'on veut se prononcer sur les avantages et les inconvénients des systèmes de safran. Tout d'abord, il y a l'observation du cap au vent : en général, un safran est plus efficace lorsqu'il se trouve à l'arrière de la coque, et la capacité à tenir le cap, entre autres, est alors améliorée.
Cependant, plus un yacht est large, surtout à l'arrière, plus il se tord en cas de gîte prononcée. En raison de la forme plate des membrures, le côté au vent sort de l'eau et, pour simplifier, le yacht "tombe sur le nez". L'assiette s'accompagne d'une forte inclinaison au vent, à laquelle le barreur doit réagir en donnant un coup de barre significatif. De grandes différences de pression apparaissent alors autour du safran. L'amarrage sur le nez a également pour effet de soulever la poupe. Un safran individuel installé au milieu du bateau peut alors sortir de l'eau dans sa partie supérieure, et plus il se trouve à l'arrière, plus il a de chances de sortir de l'eau. Il manque ainsi, pour parler vulgairement, le couvercle sur le système. La dépression au niveau du gouvernail peut trouver un équilibre en aspirant de l'air par le haut. Il en résulte un décrochage et une perte de contrôle.
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Une alternative consiste à utiliser un safran de taille correspondante et surtout très profond. Aujourd'hui, la plupart des constructeurs ont recours à cette variante pour les monosafrans. Ce qui paraît étonnant au premier abord, c'est qu'il existe une possibilité apparemment bien meilleure : le double safran. Il ne fait pas levier, au contraire, il est d'autant plus efficace que le bateau est gîté, car l'un des deux safrans s'enfonce alors complètement et reste parfaitement immergé. Les bateaux équipés d'un double safran sont donc normalement toujours très faciles à maintenir sur le cap, même lorsqu'ils sont très inclinés et que les autres yachts produisent déjà des coups de soleil. L'énorme gain de contrôle apporté par un double safran est si prononcé que l'on se demande involontairement pourquoi tous les yachts de croisière modernes et larges ne sont pas équipés de la sorte.
Il est important de noter qu'un yacht n'est pas soumis à un courant parallèle, mais à un courant de contournement. Plus le courant est éloigné de la ligne médiane du bateau, plus il est dévié. Pour être correctement dans le courant, le gouvernail sous le vent devrait donc avoir un autre angle que celui au vent. Mais cela augmenterait la résistance. Un autre effet est le flottement du safran au vent, qui se produit lorsque celui-ci n'est que très légèrement immergé. La solution à ce problème est à nouveau une légère inclinaison vers l'avant. La comparaison entre l'inclinaison du gouvernail et l'inclinaison de l'aile montre à quel point ces effets peuvent s'additionner de manière négative.
Les doubles safrans ne sont avantagés que lorsque le safran au vent "vole", c'est-à-dire lorsqu'il sort de l'eau ou qu'il est très peu efficace. Les feuilles de la Dufour 310, selon leur concepteur italien Umberto Felci, ont toujours environ 30 % de surface mouillée en moins qu'un safran simple sur ce bateau. C'est pourquoi Felci a maintenu les pales si courtes que cet effet se produit à partir d'une position de 25 degrés de gîte. Par vent faible ou par vent inférieur à la moitié de la force du vent maximal, une telle gîte est plutôt rare. On voit donc à quel point la plage de navigation de croisière dans laquelle un double safran peut prendre l'avantage en termes de vitesse est étroite. Il en va tout autrement en course. Sur les Open 60 mentionnés, les safrans peuvent être relevés individuellement grâce à des mécanismes sophistiqués, ce qui permet d'éliminer les effets négatifs et d'obtenir un net avantage en termes de vitesse. Dans de telles conditions, un double safran est donc tout à fait judicieux.
Avantages Spécifiques des Doubles Safrans
L'adoption généralisée des doubles safrans n'est pas fortuite ; elle est portée par plusieurs avantages significatifs, particulièrement pertinents pour les designs de yachts modernes.
Contrôle et Stabilité en Mer
Lorsque le voilier s’incline, un safran central devient moins efficace avec la gîte, réduisant son efficacité. En effet, la partie immergée est moins importante, la tension plus importante et le bateau peut déraper. Avec un double safran, l’un des deux reste toujours immergé, mais surtout mieux positionné, assurant un contrôle optimal du cap, même par forte gîte. Les doubles safrans améliorent la stabilité directionnelle, surtout aux allures débridées comme le vent arrière et le grand largue. Cet aspect est fondamental pour la sécurité et le confort à bord, permettant de maintenir un cap plus précis avec moins d'effort pour le barreur, même dans des conditions de mer difficiles. L'énorme gain de contrôle en navigation, notamment au près par vent fort, est une caractéristique majeure qui justifie leur présence sur un nombre croissant de voiliers.
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Adaptation aux Coques Modernes
Les voiliers actuels, plus larges et aux formes plus plates à l’arrière, tirent pleinement parti des doubles safrans. Ces formes de coque, bien que bénéfiques pour l'habitabilité et le volume intérieur, présentent des défis pour un safran unique en cas de gîte. Comme mentionné précédemment, plus la poupe est large, plus l'avantage d'un double safran est grand. Les poupes larges des yachts de croisière modernes sont principalement conçues pour créer beaucoup d'espace de vie et d'habitabilité sur et sous le pont. Le double safran permet à ces bateaux de conserver un contrôle excellent malgré la gîte et l'augmentation de la surface mouillée asymétrique induite par la largeur de la poupe. En outre, les doubles safrans permettent de libérer la poupe d'un axe au milieu, ce qui est également utilisé pour les grands yachts en tant que garage à annexe ou pour un cockpit plus convivial et spacieux.
Avantages pour la Croisière
En croisière, les avantages, outre un meilleur contrôle, se situent dans d'autres domaines pratiques. Ainsi, un double safran réduit considérablement le tirant d'eau, ce qui, en combinaison avec une quille adaptée ou une dérive, permet d'utiliser le yacht dans des zones de navigation moins profondes. Ceci est particulièrement appréciable pour l'exploration de mouillages isolés ou de zones côtières peu profondes. Conçus en conséquence, les deux safrans peuvent également servir de supports latéraux, et un tel yacht permet de tomber à sec en position verticale, une capacité très recherchée par certains plaisanciers. La question de savoir si un double safran représente un gain de sécurité sur un yacht de croisière est controversée. Certes, un seul safran est mieux protégé des collisions par la quille que deux safrans individuels exposés, mais en revanche, deux safrans peuvent constituer une sorte de système de redondance. Mais cela n'est possible que si l'installation de commande est conçue de manière redondante, assurant ainsi une sécurité accrue en cas de défaillance de l'un des systèmes.
Défis et Inconvénients des Doubles Safrans
Malgré leurs nombreux avantages, les doubles safrans ne sont pas exempts de compromis et de défis, qui doivent être pris en compte lors du choix et de l'utilisation d'un voilier équipé de ce système.
Manœuvrabilité au Port et Effet de Jet d'Hélice
En raison du changement de position, de l'écoulement dû à la poussée de l'hélice et de la faible longueur des pales, la manœuvrabilité dans un espace restreint avec un double safran est nettement moins bonne, c'est ce que l'on suppose souvent. Mais ce n'est que partiellement vrai. L'absence de l'écoulement direct du jet de l'hélice sur le safran, un effet très important qui rend possible des impulsions de rotation à partir de l'arrêt avec des safrans simples, est une lacune notable. Cependant, comme les yachts équipés d'un double safran sont généralement des constructions modernes à quille courte, ce défaut est largement compensé. Lors de manœuvres courantes effectuées avec une Dufour 310 et un SQ 25 (tous deux équipés d'un double safran), une manœuvrabilité étonnante a été constatée. Avec ces deux yachts, il est possible de faire des cercles aussi serrés qu'avec un safran simple, même à faible vitesse.
Cependant, l'impulsion initiale manque dans certaines manœuvres, par exemple lors de la mise à l'eau en long avec une amarre arrière placée à l'extérieur de la poupe. Cette manœuvre fonctionne étonnamment bien sur la plupart des yachts équipés d'un seul safran. Avec un double safran, il manque cependant la pression importante sur la pale. Mais si l'on respecte ce comportement, on n'aura guère de problèmes. Étant donné qu'un double safran ne présente pas d'inconvénients majeurs, même au port, son utilisation en croisière n'est qu'une question de définition précise du profil d'exigences et de prix. En cas de doute, on sacrifie un peu de vitesse au profit d'un meilleur comportement de pilotage au vent. Il est aussi pertinent de noter que, alors que la poussée de l'hélice sur les safrans n'est pas aussi idéale qu'avec un safran simple, les larges poupes dont sont généralement dotés les yachts à double safran sont particulièrement utiles pour les manœuvres. Les amarrages et les départs décontractés, même avec un équipage réduit, se font le mieux à l'aide de lignes.
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Vigilance et Vulnérabilité
Un système à double safran nécessite une synchronisation parfaite des deux pales, ce qui complexifie la transmission et l'entretien. Les safrans, souvent placés en porte-à-faux, sont plus exposés aux chocs avec des objets flottants ou la faune marine, ce qui représente un risque potentiel. En marche arrière, les doubles safrans sont moins efficaces qu’un safran central, surtout dans les espaces confinés comme les marinas ou les ports. Un autre point de vigilance est que "un double safran, c'est aussi deux fois plus de possibilités de faire des bêtises", comme l'explique Matthias Bröker, constructeur chez Judel/Vrolijk & Co à Bremerhaven, soulignant la complexité accrue du système. Cette plus grande exposition et la complexité des mécanismes requièrent un entretien rigoureux et une adaptation de la manière de barrer, surtout au moteur.
Compromis en Termes de Vitesse
La brève comparaison entre les deux systèmes de gouvernail montre que le safran simple est plus universel, tandis que les safrans doubles sont plutôt utilisés dans des domaines spéciaux. Comme précédemment mentionné, la plage de navigation de croisière dans laquelle un double safran peut prendre l'avantage en termes de vitesse est relativement étroite. Par vent faible ou par vent inférieur à la moitié de la force du vent maximal, où la gîte est rare, les bénéfices hydrodynamiques des doubles safrans sont moins prononcés. Le gain en contrôle et en sécurité est souvent le facteur déterminant pour les plaisanciers, plutôt qu'un avantage systématique en vitesse à toutes les allures et dans toutes les conditions.
Les Systèmes de Transmission de Gouverne
Pour la transmission des forces de l'installation de commande à l'installation de gouverne, on utilise aujourd'hui principalement trois systèmes. Ils peuvent également être combinés de manière très variable. Pour des raisons de coûts, les yachts de série sont généralement équipés d'installations à fil. Il existe des installations avec un seul ou deux câbles de commande, chacune présentant ses propres caractéristiques en termes de sécurité et de coût.
Les systèmes avec deux câbles séparés reliant les roues au quadrant sont considérés comme plus fiables. Chaque roue dispose de son propre câble de commande. Cela signifie certes un double travail lors de la mise en tension, mais garantit également qu'en cas de rupture de matériel dans les câbles sensibles, il est possible de continuer à piloter avec l'autre roue. Le système redondant est un peu plus cher à fabriquer, car il nécessite plus de travail d'installation et un quadrant plus complexe avec deux rainures de guidage. Les voies plus courtes et donc les câbles plus courts signifient moins de frottement dans le mécanisme de barre et donc moins d'entretien. Dans cette configuration, une barre franche de secours devient souvent obsolète, compte tenu de la redondance inhérente au système.
En revanche, une installation avec un câble continu reliant les roues et le quadrant est plus fragile. Un seul câble d'acier, parfois très long, doit transmettre les ordres de commande de chacune des deux roues au quadrant. Pour ce faire, il doit être fortement tendu afin de parcourir sans fléchir les distances généralement longues entre les points de renvoi. Un "slack" trop important sur le câble risque de le faire sauter de la poulie en cas de mouvements de direction violents. L'installation se bloque alors souvent complètement, et dans ce cas, même la barre franche de secours n'est d'aucun secours, ce qui représente un risque de sécurité non négligeable en mer.
La Double Dérive : Antidérive et Stabilité
La dérive est une pièce maîtresse pour le comportement d'un voilier. La dérive principale, par sa fonction antidérive contre la dérive induite par la poussée latérale du vent, permet la propulsion aux allures de près et assure une stabilité globale une fois tous les réglages effectués. Sur les dériveurs modernes, l'ajout d'une double dérive apporte des avantages supplémentaires. Une dérive arrière, quand elle existe, vise à compléter l'antidérive de la dérive principale. Elle permet surtout de mieux stabiliser le bateau du fait de sa position très arrière, agissant un peu comme l'empennage d'une flèche qui stabilise sa trajectoire. Autrefois souvent, le gouvernail était de très petite taille, et la dérive arrière pouvait compenser certaines de ses lacunes en termes de stabilité directionnelle.
Avec l'évolution des designs et l'augmentation des surfaces mouillées, parfois par l'adoption de doubles safrans, la contribution d'une double dérive devient encore plus pertinente. La mode aidant, comme en aéronautique, de temps en temps le double safran fleurit avec une surface mouillée augmentée, mais la dérive reste le principal élément assurant l'efficacité au près. Une de ses justifications pour une dérive multiple est d'être mieux située et donc plus efficace dans la ligne d'une coque inclinée sur un bord. Pour être alors logique, son axe de rotation est un peu incliné pour optimiser son action. Les safrans suspendus compensés, doués d'un meilleur hydrodynamisme, mais vulnérables, sont aussi à la mode et s'inscrivent dans cette recherche de performance sous voile. Sur certaines coques du même architecte, on trouve d'ailleurs les deux solutions : deux gouvernails ou un seul gouvernail plus profond et plus efficace, démontrant les choix de conception complexes selon les priorités du bateau.