Les foils ont radicalement transformé le monde des bateaux en permettant à divers types de bateaux de naviguer à des vitesses incroyables. En réduisant la traînée et en augmentant l'efficacité, les foils permettent aux bateaux de s'élever au-dessus de la surface de l'eau, offrant une navigation plus fluide et rapide. Que ce soit pour les voiliers, les hydoptères, les catamarans ou même les bateaux à moteur, les foils ont redéfini les standards de vitesse et d'efficacité dans le monde nautique.
Définition et principe de fonctionnement des foils
Un foil est un appendice immergé et fixé sous la coque d'un bateau. Lorsqu'un bateau atteint une certaine vitesse, les foils, grâce à leur profil semblable à une aile d’avion, créent une portance suffisante pour soulever la coque hors de l'eau, réduisant ainsi la surface de contact avec l’eau et la traînée et augmentant la vitesse. Cette portance est générée par la différence de pression entre le dessus et le dessous du foil, similaire au fonctionnement des ailes d'un avion. Le foil a une forme profilée qui donne à son côté supérieur bombé (extrados) une longueur plus importante que celle de son côté inférieur (intrados), qui lui, est plat. D’après le théorème de Bernoulli : à altitude égale, la pression d’un fluide diminue quand sa vitesse augmente et inversement. C’est la différence de pression entre l’intrados et l’extrados du foil qui crée la force de portance.
Le fonctionnement des foils repose sur les principes de l'hydrodynamique. Lorsque le bateau accélère, l'eau s'écoule sur le profil incurvé du foil, générant une portance. Cette portance soulève le bateau, réduisant le contact avec l'eau et donc la résistance. Les systèmes de stabilisation active utilisent des capteurs et des contrôleurs pour modifier en temps réel l'angle des foils, garantissant une portance et une stabilité optimales dans diverses conditions de navigation. Les foils sont souvent construits à partir de matériaux composites comme la fibre de carbone pour offrir une combinaison optimale de légèreté et de résistance.
Origines et évolution historique
L’origine du foil est lointaine car c’est dès l’année 1861 en Grande-Bretagne que Thomas Moy installe 3 foils horizontaux sous un canot. Puis en 1885 en France, De Lambert réalise « une sorte de catamaran » avec des tonneaux fixés 2 par 2 l’un derrière l’autre. En 1906, l’ingénieur-inventeur italien Enrico Forlanini fait les premiers essais de l’Idroplano. L’Anglo-Américano-Canadien Alexander Graham Bell achète le brevet de Forlanini et, avec son assistant Frederick W. Baldwin, améliore le système, construisant plusieurs prototypes d’hydroptères. En 1964, l'ingénieur américain Alexander Graham Bell et son assistant Frederick W. Baldwin ont développé le HD-4, un hydroptère capable d'atteindre des vitesses impressionnantes grâce à l'utilisation de foils.
Pendant une quarantaine d’années, la technique des foils s’améliore et séduit dans un premier temps les concepteurs de navires à moteur. Le système des foils va faire son apparition sur les voiliers avec, en 1938, le Catafoil, réalisé par les Anglais Robert Rowe Gilruth et Bill Carl. En 1950, c’est au tour de Towboat II du scientifique américain J. Gordon Baker de prendre son envol. Au cours des années 1960 et 1970, de nombreux prototypes utilisant les foils seront développés, dont l’ingénieux Hydrofolie, un trimaran équipé de foils réglables conçu par l’architecte français Xavier Joubert. Les multicoques à foils vont cependant réellement apparaître sous les feux de la rampe avec le marin français Eric Tabarly et son trimaran Paul Ricard qui, en 1980, bat le record de la traversée de l’Atlantique.
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Typologie des foils et applications nautiques
Il existe de nombreux types de foils, en forme de T, de L, de U ou de V, chacun répondant à des besoins spécifiques. Les foils en C ne permettent pas au bateau de voler hors de l'eau, mais offrent un effet de portance qui soulève le multicoque pour améliorer la vitesse et le confort. Les foils en L sont reconnaissables à une partie horizontale qui génère la portance, offrant un bon compromis entre performance et contrôle. Les foils en T sont utilisés depuis très longtemps, notamment sur les safrans et les dérives, offrant une grande stabilité en vol et évitant le tangage. Le foil en V est très utilisé sur les multicoques de course, étant pratiquement autorégulateur et offrant une très faible surface mouillée.
Les applications des foils sont vastes. Dans le milieu de la course au large, comme le Vendée Globe ou l'ARKEA ULTIM CHALLENGE, les foils permettent aux voiliers de naviguer plus rapidement en minimisant la traînée. Les hydoptères, comme l'Hydroptère d'Alain Thébault, utilisent des foils pour se soulever entièrement hors de l'eau, atteignant des vitesses de plus de 50 nœuds. Les bateaux à moteur, notamment les catamarans à moteur, bénéficient également de l'ajout de foils pour améliorer l'efficacité et la vitesse. Enfin, des disciplines comme le wingfoil, le windsurf et même le vélo à foil intègrent ces technologies pour offrir des performances optimales et des sensations de glisse incomparables.
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