Le monde de l’architecture navale moderne connaît une mutation profonde sous l’impulsion de deux vecteurs technologiques majeurs : la démocratisation des outils de modélisation numérique et l’omniprésence des foils. Qu’il s’agisse de concevoir des trimarans de course océanique, des catamarans de croisière ultra-personnalisés ou des modèles réduits destinés à la recherche, la maquette - qu’elle soit physique ou numérique - est devenue le socle indispensable à la validation des performances et de l’innovation.
De la passion de l’enfant à l’outil de haute performance
Au cours de ses études en architecture navale, Colin s'est lancé dans la conception et la réalisation d'une maquette à l'échelle du catamaran Oracle, un AC 72 qui a participé à la Coupe de l'America. "Des maquettes de bateau, j'en ai toujours fabriqué, d'abord en carton, en scotch, en plastique, et avec tous les matériaux qui me tombaient sous la main. Plus jeune, j'avais déjà dessiné et construit une maquette du trimaran USA17 de la coupe de 2010. Puis durant la campagne suivante, j'ai fait un stage au sein de l'équipe américaine Oracle. Jeune et plein d'imagination, j'étais aspergé d'images de ce bateau. J'en rêvais la nuit. Puis à la fin du stage, le fait d'être au sein de l'équipe m'a permis de récupérer un fichier 3D des formes générales du catamaran. A la rentrée 2013, j'intègre un cursus d'architecture navale. Fort de beaucoup de motivation, et avec les logiciels de l'école, j'ai redessiné les plans de la fameuse maquette du catamaran qui m'a tant fait rêver".
Cette transition, du rêve d'enfant vers la rigueur de l'architecture navale, illustre parfaitement la place du modélisme dans le processus créatif. Romain Attanasio, skipper de l'IMOCA à foils Fortinet - Best Western, partage cette vision : "Avec mon fils Ruben, nous adorons jouer avec des maquettes. Le modélisme, c’est notre truc. Surtout les bateaux. Mais un foiler comme celui de cette vidéo, ça, on n’a pas. Dommage !". Pour le skipper, garder cet "œil d'enfant" est essentiel, mais l'utilité des maquettes dépasse largement le cadre ludique. "Et je suis sûr qu’en jouant avec une maquette à foils, on peut apprendre des choses. On comprend mieux des réactions de bateaux et de foils. Pour faire marcher cette maquette à foils, je suis sûr que le fait de naviguer en foiler m’aidera pour la piloter".
Le simulateur : le nouveau bassin de carène numérique
Si la maquette physique reste un support de vente et de visualisation, le centre de gravité de la conception navale s'est déplacé vers le numérique. Les simulateurs sont des outils courants pour la conception nautique. Le cabinet d’architecture VPLP Design, reconnu pour ses voiliers à succès, utilise ces outils numériques pour concevoir et valider ses dessins. Depuis 2017, VPLP a développé SYD (Simulation Yacht Dynamics), un simulateur d’un nouveau genre. SYD intègre les effets de la houle dans le calcul des efforts pour modéliser sa tenue à la mer.
De son côté, Madintec, qui conçoit de l’électronique, utilise également des simulateurs pour valider numériquement ses algorithmes de pilotage. Avec l’avènement des foils, il est devenu indispensable de disposer de simulateurs de haut niveau. Dorénavant la capacité et l’intelligence de contrôle des flaps et de l’ensemble des appendices du bateau pour la stabilisation du vol entre en paramètre dans la conception des éléments architecturaux. Les algorithmes de contrôle de Madintec ont donc été connectés au simulateur de VPLP afin que ces derniers puissent valider les performances de leurs dessins de foil, en intégrant des systèmes de contrôle réalistes.
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L'innovation au service de la navigation : du MADBrain au volant à retour d'effort
MerConcept, à l’initiative du projet, pilote sa mise en œuvre et a également pleinement utilisé le simulateur VPLP connecté aux algorithmes de Madintec. Les trois sociétés ont une longue expérience de collaboration. Dès 2015, Madintec accompagné de MerConcept a conçu un pilote automatique de nouvelle génération : le MADBrain Autopilot. Un développement couronné de succès dans de nombreuses courses dont les deux premières places du dernier Vendée Globe.
Aujourd’hui, MerConcept et Madintec sont heureux de vous présenter le fruit de leur collaboration : le volant électronique à retour d’effort. Cette innovation, permettant de retranscrire un maximum de sensations en vol, est présente pour sa première utilisation sur SVR-LAZARTIGUE, le trimaran Ultim skippé par François Gabart. L’avantage de cette technologie est de limiter la lourdeur de la mécanique de barre et de fournir un outil de conduite assistée. La société Madintec est spécialisée dans le développement de solutions sur mesure pour les acteurs du marché de la course au large. Nous apportons des solutions de R&D, de conseil et de développement. Ce savoir-faire « course sur mesure » s’est concrétisé en 2021 par le lancement d’une solution adaptée au marché plus large de la plaisance “haut de gamme”. Nous apportons également à la plaisance “haut de gamme” des fonctionnalités de sécurité originales, en particulier pour les catamarans, avec un système anti-chavirage intégré au pilote automatique.
L'industrie des maquettes professionnelles : de la réalité virtuelle au prototype
Réalisation de maquettes professionnelles de bateaux Formes et Volumes réalise des maquettes de bateaux professionnelles présentées sur les salons nautiques européens, asiatiques et nord américains. Pourquoi choisir Formes et Volumes ? Strict respect des budgets, délais tenus grâce à nos méthodes agiles, maîtrise du détail, modèle réduit jusqu’à l’échelle 1/1, et une expérience de plus de 20 ans. Précise, durable et esthétique, votre maquette de bateau est une vitrine de votre savoir-faire.
Qu’il s’agisse de maquettes de day boats, de pêche-promenades, de bateaux de plaisance, de catamarans, de trimarans, de maquettes de yachts, de bateaux de course ou de voile légère, de navires marchands ou vedettes toutes nos réalisations sont fabriquées avec le même souci d’équilibre et d’harmonie. Carène, pont, accastillage, gréement, haubanage, safran, quilles, dérives, voiles, hélices et groupe motopropulseur tous les éléments sont usinés, tournés, cintrés selon vos plans 2D ou 3D.
C’est un outil de travail efficace pour affiner votre projet. Nous réalisons des maquettes d’études pour valider les lignes, les aménagements de pont. Pour des projets industriels complexes avec fabrication en série, nous disposons aussi d’un outil de réalité virtuelle très performant pour valider les différentes étapes de votre projet. Du rêve à la réalité, votre maquette de bateau c’est le premier pas décisif ! C’est un cadeau exceptionnel pour votre client. En qualité de membre de l’association des professionnels du nautisme LR2N, notre intervention se fait à de multiples niveaux pour l’industrie nautique depuis la maquette jusqu’à la construction de moule de coque ou pont. C’est pourquoi, nous intervenons régulièrement pour les chantiers navals Amel, Alubat, Alliaura, Beneteau, Briand, Excess, Catana, CNB Yacht, Couach CNC, Fountaine-Pajot, Fora Marine, Gamelin, Nautitech, Neel trimarans, Poncin Yacht, Rand Boats, RHEA marine ou des architectes comme Berret-Racoupeau Yacht Design, Philippe Briand Yacht Design.
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Histoire et évolution technologique des foils
Voilà un peu plus de 10 ans que les foils se sont imposés sur la plupart des voiliers de course, monocoques comme monocoques comme multicoques. Dans le domaine de la plaisance, ces appendices s’avèrent aussi peu pratiques à intégrer sur une seule coque qu’ils le sont sur deux ou trois flotteurs. Contrairement à ce que nombre de personnes pensent, les foils ne sont pas une invention récente. L’idée d’utiliser des surfaces portantes sous l’eau pour soulever un bateau est développée par l’Anglais Thomas W. Moyet en 1861, puis en 1869, relayée par l’ingénieur mécanicien français Emmanuel D. Farcot. Ce dernier dépose des brevets où il ajoute à un bateau des plans porteurs latéraux dont on peut régler l’inclinaison en fonction de la vitesse.
Le principe sera amélioré en 1878 par John Stanfield et Josiah Clark, basés à Londres, tandis qu’en 1881, Horatio F. Phillips, un pionnier de l’aviation lui aussi anglais, invente le système des foils transversaux pour les navires rapides. Un prototype de foiler sera réalisé en 1985 par le comte Charles de Lambert, un aventurier et pilote d’avion français. Il s’agit d’un catamaran dont les deux flotteurs sont réunis par des plaques en dessous. En 1906, l’ingénieur-inventeur italien Enrico Forlanini fait les premiers essais de l’Idroplano, un catamaran de 10 m de long et de seulement 1,62 t doté de foils. Le tout est propulsé par un moteur de 70 ch et atteint 27 nœuds.
L’Anglo-Américano-Canadien Alexander Graham Bell (l’inventeur du téléphone) achète le brevet de Forlanini et, avec son assistant Frederick W. Baldwin, améliore le système, construisant plusieurs prototypes d’hydroptères, et s’offre même un record du monde avec une vitesse de 131 km/h (71 nœuds). Jusqu’alors orienté vers les bateaux 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, au départ des pionniers de l’aviation. En 1950, c’est au tour de Towboat II du scientifique américain J. Gordon Baker de prendre son envol. Il s’agit d’un cat-boat que beaucoup considèrent comme le premier vrai voilier à foils. En 1969, le marin inventeur anglais James Grogono modifie un Tornado pour lui ajouter des foils. Une innovation qui lui permettra de battre six fois le record du monde de vitesse sur l’eau (sur 500 m) en classe B, avec une vitesse maximum de 28,4 nœuds.
Typologie des foils et enjeux de conception
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. Poursuivant les travaux de Tabarly, le français Alain Thébault met au point l’Hydroptère, qui sera, en 2009, le premier multicoque à dépasser 50 nœuds. Dès les années 2000, les foils font leur apparition sur (ou plutôt sous) les voiliers de course - et plus particulièrement les multicoques. En 2013, l’America’s Cup passe elle aussi aux catamarans avec les fameux AC72 à foils.
L’objectif du foil n’est plus forcément de voler, mais plutôt d’assurer une portance et un amortissement. Les foils sont des appendices hydrodynamiques profilés fixés sous une coque (foils latéraux) et/ou greffés sur les appendices traditionnels (dérive, safran). De manière un peu plus technique, en avançant, le foil crée une dépression au-dessus et une surpression en dessous. Le deuxième avantage des foils, au moins sur les multicoques de plaisance, c’est l’amélioration du confort. Dernier avantage, notamment pour les powercats : le fait d’adopter des foils diminue la surface mouillée, et donc les frottements.
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Les foils se déclinent dans de nombreuses formes et configurations :
- Foils en C : Courbés, ils offrent une semi-sustentation sans faire voler le bateau totalement hors de l'eau. Le Rapido 40 est un excellent ambassadeur de ce type d'appendices qui améliorent confort et vitesse.
- Foils en L : Utilisés sur les monocoques de course ou l'America's Cup, ils offrent un meilleur compromis entre performance et contrôle grâce à leur partie horizontale.
- Foils en T : Composés d'une partie verticale et d'une aile horizontale, ils offrent une grande stabilité en vol, évitant le tangage, malgré une traînée plus importante.
- Foils en V : Très utilisés sur les multicoques de course, ils sont presque autorégulateurs et offrent une très faible surface mouillée.
- Foils en U : Moins populaires, ils constituent une configuration alternative apparue dans les années 50.
- Foils transversaux : Essentiels pour les catamarans à moteur, ils relient les deux coques pour limiter le roulis et le tangage, améliorant ainsi la consommation de carburant et le confort.
L'art du modèle réduit : une école de l'ingénierie
Le modélisme radiocommandé que je pratique depuis gamin ne donne pas autant d’adrénaline que les grands modèles mais présente certains avantages comme le coût réduit ou la mise en œuvre rapide. J’admire profondément ceux qui construisent un voilier pour monter dessus ! Et encore plus si c’est un foiler. Mon ambition se borne aux modèles réduits mais le challenge de la conception et la construction de mon foiler “Artélio” m’ont passionné et beaucoup appris. Il navigue en région parisienne depuis 2012.
Une expérience préalable dans la construction d’avions ou de planeurs me semble plus utile que dans la construction de voiliers. Il s’agit de construire léger mais aussi rigide. Faire voler un voilier nécessite d’aller titiller les limites de la résistance des matériaux. L’usage de la résine époxy + fibre est incontournable et des notions de moulage sont un plus pour les foils. En dehors de l’électronique, il n’y a aucune pièce achetée. Il faut donc se préparer à tout réaliser soi-même avec astuce car l’accastillage commercialisé convient mal. Je croyais que l’incidence des foils était stratégique et n’étais pas sûr des valeurs à utiliser. Craignant qu’une erreur dans ces paramètres soit rédhibitoire, j’ai choisi de pouvoir régler toutes les incidences à terre. La finalité de la coque centrale étant de ne plus toucher l’eau, je ne me suis pas attardé sur son hydrodynamisme. Le profil présente peu de creux, comme en Moth, pour être rapidement hors de l’eau.