Le Vendée Globe, épreuve mythique de la course au large en solitaire, représente le summum de l'ingénierie navale appliquée à la compétition. Au cœur de cette quête de vitesse, les monocoques de 60 pieds (18,28 mètres) de la classe IMOCA ont connu des mutations structurelles et aérodynamiques majeures. Depuis l'édition 2016, les foils sont apparus sur les IMOCA, remplaçant progressivement les dérives sur les nouvelles unités. S'ils n'ont pas pu vraiment démontrer leur efficacité sur l'édition 2020 en raison de conditions météo très particulières, le premier mois de course sur le Vendée Globe 2024 montre que les voiliers les plus rapides sont bien des voiliers à foils.
Mécanique du vol et dynamique des foils
Les foils sur un IMOCA fonctionnent comme des ailes immergées, générant une force de portance qui soulève partiellement la coque hors de l'eau. Contrairement aux idées reçues, leur fonction n'est pas uniquement de réduire le frottement par le déjaugeage, mais de modifier l'équilibre dynamique du navire. Lorsqu'un bateau avance, il crée une « vague d'étrave » et doit, par nature, monter la pente de cette vague. Les foils permettent de faire « déjauger » le bateau et s’affranchir de cette vitesse limite, comme dans les hydroglisseurs ou les planches à voile.
La physique sous-jacente est une interaction complexe entre la portance hydrodynamique et la stabilité. La surface portante du foil produit à la fois une force latérale, agissant comme antidérive, et une poussée verticale pour soulager la coque. Cette force verticale est de l'ordre de 2,5 tonnes. En soulageant le bateau, le foil déplace une quantité d'eau nettement inférieure, réduisant ainsi le maître-couple et la traînée totale. Le fait que cela améliore le maître-couple redresse plus le mât pour la même force de vent, améliorant le rendement global et donc la vitesse. Il est toutefois crucial de préciser que si les foils permettent une amélioration sensible des performances, ces bateaux ne déjaugent pas totalement comme des hydroptères purs ; ils conservent une coque planante.
La fragilité de ces appendices, soumis à des contraintes extrêmes, est une réalité constante. Lors de la 9e édition, Thomas Ruyant a été contraint de scier son foil bâbord suite à un problème structurel, et Sébastien Simon a dû abandonner après avoir heurté un OFNI. Pour pallier ces risques, des équipes comme celle de Samantha Davies fabriquent désormais des paires de foils de secours, testées minutieusement en navigation avant le départ.
L'architecture et le rôle de la carène
La coque est la partie qui permet au bateau de flotter. Pour garantir l'équité, la taille de cette unique coque est strictement réglementée : 18,28 mètres de long pour 5,85 mètres de large. Au-delà des dimensions, c'est la forme de la carène et de l'étrave qui a connu les évolutions les plus marquantes. Si auparavant les étraves étaient très fines pour « percer » les vagues, la recherche de légèreté et de rigidité a imposé l'usage massif de matériaux composites comme le carbone.
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La quille, élément de stabilité indispensable, est soumise à une réglementation stricte depuis les incidents de l'édition 2012-2013. Elle doit être fabriquée en acier inoxydable, ne pas dépasser 4,50 mètres de tirant d'eau et être munie d'un bulbe de plomb de trois tonnes. Pour maximiser la puissance vélique, la quille est pendulaire, permettant aux skippers de basculer le lest de bâbord à tribord et ainsi maintenir le bateau à plat pour conserver la surface de voile maximale.
Stratégie vélique et gestion de l'énergie
L'IMOCA est un concentré de puissance. La jauge impose aux marins un nombre maximum de huit voiles à embarquer. Parmi elles, la grand-voile est omniprésente, accompagnée obligatoirement d'un tourmentin, petite voile d’avant de tempête de 25m² maximum d'une couleur fluo. Le choix du reste de la garde-robe est stratégique : chaque marin travaille avec des voileries pour confectionner des voiles 100% sur mesure, adaptant la surface et le creux selon le programme du bateau.
Parmi les voiles techniques, le J2 est essentiel, installé sur l'étai principal fixe ; il mesure un peu plus de 100m². Le J3, foc de brise de 50m², est utilisé dans le vent fort. Les gennakers et spis offrent une polyvalence indispensable. Le Mast head 0 (MH0) développe 300m², tandis que le Code 0, plus maniable car sans « jockey pole », couvre environ 200m². Le J0, hybride, et le FR0 (fractionnal Code 0) complètent cet arsenal, permettant au skipper de s'adapter à toutes les allures, du près au portant, avec une efficacité de véhicule « tout terrain ». Ces matériaux ont évolué, passant du tissu cousu aux matériaux composites thermoformés sans couture, gagnant ainsi en légèreté, la grand-voile pesant désormais environ 80 kg contre 120 kg auparavant.
Équipements de bord et assistance à la navigation
Le cockpit, espace protégé par une casquette en dur ou souple, est devenu le centre névralgique de la survie et de la performance. À l'avant du cockpit, on trouve le « moulin à café », colonne permettant d'actionner les winches pour régler les voiles avec une assistance mécanique démultipliée.
Le pilote automatique agit en tant qu'équipier indispensable pour maintenir le cap. Relié à de nombreux capteurs électroniques, il analyse le vent réel et apparent pour ajuster la trajectoire. Cependant, cette technologie demeure fragile ; le moindre choc peut paralyser le système. L'énergie nécessaire au fonctionnement de ces ordinateurs, du pilote et des instruments de communication est fournie par un moteur, bien que son usage soit en pleine transition. L'hydrogénérateur, immergé à l'arrière, transforme la vitesse du bateau en électricité. Pour l'édition 2028, l'organisation a déjà annoncé l'interdiction des moteurs à énergies fossiles pour la production d'électricité, poussant les marins vers des solutions 100% renouvelables.
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