L'Ère du Vol sur l'Eau : Une Transformation Radicale du Nautisme
L'univers du nautisme est aujourd'hui en pleine effervescence, marqué par l'omniprésence des foils, ces appendices hydrodynamiques qui permettent aux embarcations de « voler » au-dessus de l'eau. Que ce soit dans la prestigieuse Coupe de l’America, lors du Vendée Globe, à bord de trimarans océaniques, de catamarans de sport, ou même dans les pratiques émergentes telles que le kitesurf et le wingsurf, les foils sont devenus incontournables. Ils font voler une multitude d'engins à voile sur tous les plans d'eau du monde, redéfinissant les notions de vitesse, de confort et d'efficacité. Cette technologie, qui contribue par ailleurs à accélérer la transition écologique dans le transport maritime, est au cœur d'une véritable révolution.
L'histoire des foils n'est pas nouvelle, puisque les concepts fondamentaux de ces systèmes sont connus depuis plus d'un siècle. Cependant, les progrès techniques réalisés ces trente dernières années, notamment au niveau des matériaux, de la puissance de calcul des ordinateurs et de l'électronique, ont convaincu les acteurs du secteur de la pertinence de remettre le concept d'hydrofoil au goût du jour sur ce type de bateaux. La Coupe de l’America 2013, avec ses trimarans de 72 pieds montés sur foils, a notamment constitué un tournant majeur dans l’histoire de la voile de compétition, qui s’est, depuis, largement convertie au vol, que ce soit entre trois bouées ou au large. Depuis, les supports à foils se sont multipliés et d'autres univers et acteurs se sont peu à peu intéressés à cette technologie. En effet, en plus d'être synonyme de performance et de sécurité, le foil a un véritable rôle à jouer pour accélérer la transition écologique.
Les avantages des foils sont multiples et se manifestent à plusieurs niveaux. L'un des plus significatifs est la réduction drastique de la traînée hydrodynamique. Une fois le bateau en vol, la coque ne touche plus l'eau, ce qui permet d'obtenir une traînée limitée à environ 10% du poids de l'embarcation, un gain considérable. Cela se traduit par des vitesses élevées et la possibilité d'aller plus vite que le vent, avec des vitesses supérieures à 30 nœuds possibles avec un vent limité à 20 nœuds lorsque le poids total en charge est limité à quelques tonnes. En outre, la traînée augmente d'autant plus que la vitesse est élevée, pouvant atteindre la puissance sixième de la vitesse (proportionnelle à V6) pour les carènes classiques à très hautes vitesses. Grâce aux foils, l'impact de la vague, qui est le phénomène dominant aux vitesses élevées pour les bateaux à coque immergée, est sensiblement indépendante de celle-ci, car le bateau évolue au-dessus. Cette capacité à s'affranchir de l'état de la mer est un atout majeur pour le confort et la stabilité de navigation.
Le 69F : L'Expérience du Monocoque de Régate Volant
L'opportunité de naviguer à bord d'un 69F, monocoque à foils de régate en carbone, est une proposition qui ne se refuse pas. Surtout quand l’invitation vient de figures emblématiques comme Conrad Colman, ce concurrent du Vendée Globe qui avait ramené son bateau sous gréement de fortune en 2016 et qui est aujourd'hui en charge de la communication pour 69F. C'est une chance unique de découvrir cet impressionnant monotype à foils. Deux de ces engins ont fait le déplacement depuis l'Italie, base de la série, jusqu'à Lorient pour une semaine d'essais organisée à l'occasion du Défi Azimut. Les conditions étaient propices ce jour-là, avec un vent d'Ouest entre 13 et 15 nœuds balayant le plan d'eau entre Groix et Lorient. Il est à noter que ce bateau, construit par le chantier naval italien Persico, est plutôt habitué à naviguer sur des plans d'eau intérieurs, comme le lac de Garde.
Le premier contact visuel avec le 69F est saisissant. De l'extérieur, ce monocoque en carbone, doté de foils en « L », d'une dérive droite et d'un safran en T, présente un look agressif. Une fois à bord, le port du casque est obligatoire. Le plan de pont est assez chargé, rappelant celui d'un 5o5, même si en réalité, il n'y a pas beaucoup plus de manœuvres que sur un autre foiler. Pour ceux qui ont déjà volé en foiler mais jamais barré, l'expérience est nouvelle et prometteuse.
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Le vol s'opère dès 7 nœuds de vent, expliquent les experts. Dans le petit temps, le bateau vole facilement grâce à ses deux foils. Dès que les conditions le permettent, on relève le foil au vent pour voler sur deux points, le foil et le safran. La coque du bateau ne touche alors plus l'eau. Seul le foil en « L » bâbord et le safran équipé d'un plan porteur supportent le poids du bateau (380 kg) et celui de l'équipage de trois personnes. Le vol est d'une stabilité remarquable malgré les vagues qui peuvent venir ralentir le bateau. Au près volant, la hauteur de vol peu élevée procure une sensation de sécurité. Observer le vol de cet oiseau de carbone est fascinant. Le bateau atteint rapidement 18 nœuds et frôle les 20 régulièrement.
L'accessibilité est une caractéristique essentielle du 69F. Conrad Colman souligne qu'il s'agit d'un bateau qui ne nécessite pas forcément d'expérience du foil. En effet, « on a fait naviguer aussi bien des tout jeunes de 6 ans que des plus vieux de plus de 80 ans ». Concernant les foils, il est possible de les régler tout au long de la navigation, mais on peut aussi choisir de ne pas trop y toucher. Deux équipiers sur l'échelle suffisent à assurer le couple de rappel.
Le 69F a été conçu dans l'optique de créer un circuit monotype, et même deux circuits distincts : la Persico 69F Cup, qui s'adresse aux propriétaires, et la Youth Foiling Gold Cup, réservée aux moins de 25 ans. Toutefois, le programme du bateau s'élargit en fonction des demandes, incluant des événements, du team building et servant de plateforme d'apprentissage du foil. Le 69F s'adapte à toutes les envies, pourvu que le portefeuille soit bien garni. Actuellement, les régates se tiennent principalement en Italie ou en Sardaigne, mais le bateau, facilement transportable notamment grâce à son mât manchonnable en deux parties, pourrait bien élargir son territoire de jeu.
L'expérience de la barre d'un foiler est inoubliable. Conrad invite à prendre la barre, assurant que le bateau est facile. En quelques secondes, l'embarcation est en vol. La barre est douce, permettant de lofer et d'abattre facilement. Le gestion de la puissance et du vol est assurée par un équipier régulant la grand-voile, un poste assez physique, tandis que le barreur se concentre sur sa trajectoire. Les conseils avisés, tels que « Dès que tu sens le bateau se cabrer ou que tu commences à perdre le vol, abat légèrement », sont précieux pour goûter pleinement aux joies du vol. Un coup d'œil au speedo peut révéler des vitesses impressionnantes, comme 24,9 nœuds.
Cependant, la navigation à foils n'est pas exempte de ses défis. Une vague un peu plus grosse, une barre un peu trop tirée, et un "splash !" peut survenir. Le bateau peut également "planter" dans les vagues, surtout si elles deviennent plus formées, ce qui peut mener à un chavirement. Lors d'un incident, l'équipage peut être projeté hors du bateau. La perte de vitesse est souvent la cause d'un chavirage, et il est crucial d'abattre plutôt que de lofer dans une vague pour maintenir le vol. Une fois le bateau à l'envers, il est nécessaire de monter sur le foil et de tirer sur la dérive pour faire contrepoids, avec l'aide d'un bateau de sécurité.
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Malgré ces péripéties, la satisfaction d'avoir barré un foiler reste immense. L'analyse révèle que le 69F est un bateau facile mais précis en réglage. Être en surpuissance et choquer un peu tard peut provoquer un cabrage et une perte de vol. À l'inverse, choquer un peu trop entraîne une perte rapide du vol. Le bateau se distingue par une finition très propre, où l'on retrouve la patte de Persico, avec une ergonomie où "tout tombe sous la main". Bien qu'il puisse être qualifié d'"usine à gaz" en raison de sa complexité, le système d'appendice avec cale est simple pour sortir la dérive, et le système de safran est très intelligent. Il n'est pas nécessaire de le sortir ni de le débrancher ; il suffit de défaire le fémelot du bas et de faire tourner le safran sur sa rotule du haut pour le ranger à plat dans le bateau. Hormis le fait qu'il faut être quatre pour sortir le bateau de l'eau et que la présence d'un bateau de sécurité est fortement conseillée, l'objectif d'accessibilité est atteint.
Les Pneumatiques à Foils : Confort, Efficacité et Accessibilité avec SEAir
L'engouement pour les foils s'est étendu au-delà de la course au large pour toucher le marché du motonautisme, et plus particulièrement celui des semi-rigides. C'est à Lorient, en Bretagne, que nous avons eu l'opportunité de nous retrouver pour naviguer sur un semi-rigide équipé de foils, développés par l'entreprise bretonne SEAir depuis 2016. L'entreprise lorientaise SEAir, après avoir testé les foils sur un Mini 6.50, a développé une gamme de semi-rigides également dotés d'appendices. Le credo de cette jeune startup lorientaise, « l'avenir appartient aux bateaux qui volent », a de quoi attiser la curiosité des utilisateurs de semi-rigides et des journalistes.
Richard Forest, ingénieur en aéronautique et Bertrand Castelnérac, spécialiste du foil et sportif de haut niveau en course au large, ont fondé SEAir. L'entreprise, implantée à Lorient, est un bureau d'études dédié à la fonction « vol » des bateaux à voile ou à moteur d'aujourd'hui et de demain. Elle dispose d'une équipe de 13 personnes. L'idée de créer SEAir est venue à Bertrand Castelnerac en participant aux régates du circuit GC32. Initialement, l'entreprise visait un projet de Mini à foil dans le domaine de la voile. Finalement, cette idée fut abandonnée et Bertrand se tourna vers ses actionnaires pour proposer un autre projet. Les brevets liés à cette technologie furent déposés dès 2006, permettant à l'entreprise de se doter de services mécanique, ingénierie, contrôle de foils et de fabrication 3D, lançant ainsi son premier bateau à foil sur un semi-rigide Zodiac. C'était un tournant pour le domaine du bateau à moteur et plus particulièrement du semi-rigide.
L'objectif avoué de SEAir pour les semi-rigides est triple : réduire la consommation des moteurs, augmenter la vitesse et rendre la navigation plus confortable. Bertrand explique que « la position normale de navigation du bateau, c'est au-dessus de l'eau ». Dans le bateau à moteur, des phénomènes différents de ceux de la voile doivent être pris en compte. Ainsi, l'atteinte de la vitesse maximale n'est pas l'objectif primordial. Bien sûr, le foil permet d'atteindre des vitesses extrêmes, mais « d'une part ce n'est pas l'objectif et d'autre part ça pourrait être dangereux ». L'idée derrière le foil de SEAir est de réduire l'effet de la hauteur des vagues et de pouvoir naviguer même en présence de houle. Car une fois le bateau levé, il glisse sur l'eau et s'affranchit totalement de l'état de la mer.
Les foils ont la capacité remarquable de casser de nombreux a priori établis dans le domaine maritime. Au-delà de l'idée reçue concernant l'atteinte de vitesses extrêmes et l'affranchissement des contraintes imposées par la hauteur des vagues, les observateurs pensent souvent à tort que le bateau ainsi équipé ne parvient pas à tourner avec agilité. Pour fonctionner de manière optimale, le semi-rigide à foils nécessite des réglages précis. Il ne suffit pas de mettre les gaz pour décoller, car il s'agit d'un design de foil assez basique qui requiert des ajustements de trim.
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Un Zodiac Pro 5.5 a servi de base au premier prototype mis au point par SEAir. Lorsque le bateau est à quai, vu de profil, rien ou presque ne révèle sa spécificité. En revanche, depuis le cockpit, on observe deux « tunnels » qui convergent vers la console de pilotage, réduisant significativement l'espace libre sur le plancher et obligeant à enjamber pour se déplacer. C'est dans ces tunnels que coulissent les foils, qui sont rétractables pour permettre le transport du bateau sur remorque. Ces deux appendices en fibres de carbone (pour la rigidité et l'économie de poids) sont associés à un troisième « plan porteur » sous la forme d'un aileron fixé sur la plaque anti-cavitation du moteur hors-bord, souvent un Yamaha F115B ou F70, repeint et badgé SEAir. Cet aileron est fixe, mais son incidence peut être modifiée par l'intermédiaire du réglage du trim, dont l'effet sur l'assiette longitudinale du bateau est considérable. Grâce à l'utilisation de la fibre de carbone, le poids additionnel du système SEAir représente un surpoids de 40 kg, soit globalement moins de 10% de plus que le poids du Zodiac sans moteur.
Nous avons eu l'occasion de tester un bateau équivalent à Boulogne-Billancourt sur la Seine, et également à Lorient sur le Blavet et à la sortie du chenal. Les conditions lors du test parisien et lorientais étaient calmes, avec un soleil brillant, un vent faible et une onde douce balayant le plan d'eau, ce qui n'était pas forcément propice pour tester la capacité du bateau en mer formée. Néanmoins, l'objectif était d'avoir une idée de la navigation en sustentation. En quelques secondes, le semi-rigide atteint les 15 nœuds, vitesse minimale nécessaire pour décoller via les foils rétractables en carbone. Volant sur l'eau à une hauteur de 30 cm maximum, le SEAir procure d'emblée une sensation de douceur. En virage et dans le clapot (à défaut de vagues importantes sur la Seine), le Zodiac se montre confortable, sûr et, sans aucun doute, plus économe.
SEAir estime à environ 25-30% la réduction moyenne de la consommation de carburant grâce à ses foils, mais les données du fabricant et des essais réels montrent des chiffres encore plus impressionnants, allant de 20 à 50%. En plus de la réduction de la consommation, les gains de confort à vitesse élevée sont considérables, avec 50% à 70% de chocs en moins sur une mer formée. Ces arguments convaincants poussent la jeune société bretonne à commercialiser dès maintenant ce système dans le nautisme via plusieurs partenariats. Le système de foils est déjà proposé en option chez Zodiac, au tarif d'environ 18 000 euros. Ce surcoût, équivalent au prix du Zodiac 5.5 sans moteur, pourrait-il bientôt baisser ? C'est ce que l'on peut espérer si la diffusion du système s'étend. Actuellement, si SEAir travaille avec Zodiac - les bateaux sont vendus à l'entreprise bretonne, qui les prépare ensuite dans ses ateliers - d'autres constructeurs s'intéressent à cette technologie. Bertrand explique que « ce qui coûte cher, ce sont les moules de coques. Il faut faire de la production en série pour rentabiliser ». Il ajoute : « Si on créait notre propre bateau, tant architecturalement qu'au niveau du design, on fabriquerait un pneumatique. » La distribution des Flying Rib s'effectue via quelques concessionnaires du réseau Zodiac en France (cinq), en Italie (deux), en Espagne, en Suisse et aux Pays-Bas, ainsi qu'un au Vietnam et au Japon. Une antenne en Australie devait également ouvrir.
Lors de l'essai, ce qui frappe à l'issue du déjaugeage, qui s'effectue avec un léger cabré, c'est l'impression d'évoluer sur un coussin d'air une fois la stabilité de vol acquise. Le petit clapot de la Seine est quasiment gommé par la navigation sur foils, et on peut aisément imaginer que dans un clapot plus rude, le confort serait sensiblement amélioré. SEAir affirme avoir navigué avec ce bateau dans une houle de 1 à 1,50 m avec un confort remarquable. La stabilité d'assiette du semi-rigide est essentielle, et la question des corrections incessantes sur l'inclinaison des foils ou du moteur se pose. Une bonne nouvelle réside dans l'apparition, dès le mois de mai, d'un système d'asservissement des réglages de foils par moteurs électro-mécaniques à boîtier multiaxial. Des capteurs électroniques communiqueront avec eux pour opérer en temps réel les réglages optimaux, afin que la stabilité de vol ne soit pas altérée par l'état de la mer ou un pilotage manquant de précision.
Le pilotage et les sensations qui en découlent s'avèrent très différents de ceux d'un semi-rigide conventionnel. L'impression d'instabilité est assez importante le temps de trouver le bon réglage des foils, que ce soit en latéral ou en longitudinal, ce dernier étant en étroite relation avec celui du trim. L'aileron porteur fixé en bas de l'embase décuple les effets du réglage, que ce soit en positif ou en négatif. Il convient donc de faire preuve de doigté sur le bouton, sous peine d'engendrer un cabrage ou une plongée prononcés. Une fois stabilisé, le Flying Rib vole en douceur, la quille à quelques centimètres au-dessus de l'eau et les flotteurs à environ 30 cm. L'impression de vitesse est souvent inférieure à la réalité perçue à bord d'un Zodiac sans foils, car la sensation de glisse sur ces minces appendices est plus discrète. Le niveau sonore généré par le contact de l'eau est également inférieur, ce qui est agréable, surtout lorsque le clapot est agressif.
Sur le terrain de la performance, les chiffres fournis par SEAir sont éloquents. Avec 36,5 nœuds en pointe, le Flying Rib n'a pas à rougir face au Pro 5.5 sans foils, lequel lui rend 2,5 nœuds. En accélération, il fait mieux avec 2,8 secondes au déjaugeage et 4,2 secondes de 0 à 20 nœuds, contre 3,8 secondes et 4,7 secondes pour le modèle conventionnel. Il est plus confortable sur le petit clapot et plus performant en vitesse de pointe. Concernant l'économie, les chiffres parlent d'eux-mêmes : le meilleur rendement enregistré sur le Flying Rib est de 1,86 mille par litre à 3 500 tr/min, contre 1,29 au même régime pour le Zodiac conventionnel, et ce avec un petit avantage de vitesse de 0,6 nœuds. Quel que soit le régime moteur, le Flying Rib génère un meilleur rendement, même si l'avantage est moindre pour les deux régimes les plus hauts (5 500 et 6 000 tours). Aux allures de croisière, l'avantage est conséquent, avec de belles économies d'essence à la clé. Il est vrai qu'il faudra accumuler des heures moteur pour amortir le surcoût du dispositif, mais si la diffusion du système s'étend, son coût pourrait baisser. Sur un plan pratique, le relevage du moteur, avec cette embase XXL et l'aileron, est complet, ce qui permet au bateau de beacher ou d'échouer sans difficulté.
Au-delà de la Performance : Les Foils au Service de la Décarbonation et des Nouvelles Mobilités
L'application des foils dépasse largement la simple recherche de performance pour s'inscrire dans une démarche de décarbonation du transport maritime, un enjeu crucial pour l'avenir. La Bretagne Sailing Valley® News, notamment, traite régulièrement de l'actualité économique et technologique de la voile de compétition bretonne, y compris des enquêtes dédiées à la décarbonation grâce aux foils. L'architecture navale cherche à transposer son savoir-faire développé en course au large vers le transport maritime, marquant un véritable transfert technologique.
C'est notamment le cas de l'entreprise lorientaise SEAir qui, après avoir testé les foils sur un Mini 6.50, a développé une gamme de semi-rigides et de bateaux rigides dotés d'appendices. Ces pneumatiques (de 5 à 7,65 m) et bateaux rigides composent aujourd'hui la gamme SEAir, qui, en plus de permettre de réduire considérablement la consommation de carburant, offre des gains de confort significatifs à vitesse élevée. Cela a même suscité l'intérêt du monde militaire.
Miser sur les performances du foil dans un objectif de décarbonation est également le pari du Fast Foiling Ferry - ou « F Cube » -, un projet d'envergure sur lequel travaille VPLP Design. Il s'agit d'un catamaran de 30 mètres de long dédié au transport de passagers. Supporté par des foils, ce navire a été imaginé pour naviguer à 40 nœuds en vitesse de croisière, avec une consommation réduite jusqu'à 40% par rapport aux carènes archimédiennes. Les travaux sur ce projet ont débuté fin 2019, en collaboration avec Alwena Shipping, une société experte dans les bateaux de travail, avec laquelle un premier concept de plateforme volante a été développé. L'idée est de concurrencer l'hélicoptère pour les rotations d'équipages dans l'offshore.
L'agence d'architecture navale VPLP a été rejointe sur ce projet par MerConcept, la structure concarnoise de François Gabart, qui prend en charge la conception des systèmes de commandes électroniques et mécaniques des foils. Ensemble, ils travaillent sur la déclinaison du concept pour du transport urbain sur un format plus petit (24 mètres) et une vitesse de service plus faible, d'environ 30 nœuds. Pour les zones densément peuplées, il est envisagé d'équiper ce catamaran d'un moteur électrique fonctionnant à l'hydrogène. Ces navires à passagers pourraient être opérationnels dès 2024, une estimation jugée « raisonnablement optimiste ». Le défi actuel est de pousser suffisamment le concept pour stimuler une première commande de ce bateau volant imaginé pour les agglomérations maritimes.
Dans cet univers des nouvelles mobilités urbaines, un autre projet prend chaque jour un peu plus forme, apportant la promesse, grâce à des foils également couplés à une propulsion hydrogène, de « zéro vague, zéro émission, zéro bruit » : les SeaBubbles. Ces petits bateaux-taxis peuvent accueillir huit personnes. Bien que développés sur les rives du lac d'Annecy, ils portent en bonne partie les couleurs de la Bretagne Sailing Valley. Le chantier Multiplast vient de livrer le premier prototype de la cabine à son client, tandis qu'Heol Composites en fabrique les foils. Le directeur général de SeaBubbles, Jean-Marie Nicot-Bérenger, justifie ce choix : « Pour la partie navale, on s'est logiquement tournés vers des entreprises bretonnes. On ne perd pas de vue que ces capsules d'innovation restent avant tout des bateaux avec des questions de stabilité, d'écoulement d'eau ou encore d'amarrage au quai. » Il ajoute que « notre premier objectif n'est pas de courir après la vitesse, mais d'économiser de l'énergie ». Des tests initiaux ont même été réalisés dans un environnement inattendu, comme la piscine Molitor située à proximité du Parc des Princes, démontrant une maniabilité et une aisance déconcertante.
Les foils de 1ère génération, avec leur construction facilitée, sont adaptés lorsque le poids total en charge est limité à quelques tonnes. Cependant, au-dessus de 30 nœuds, la traînée commence à augmenter en raison de la cavitation sur l'extrados côté bord de fuite. La cavitation est un phénomène imposé par des vitesses élevées et son comportement sur les foils est mieux connu depuis les années 50. Un foil mince est plus « pointu » et offre de bonnes performances à faible incidence, mais sur une plage d'incidence très réduite. La stabilité directionnelle est un élément important, et un foil monté à l'extrémité du safran peut jouer un rôle crucial dans ce domaine. L'ouvrage d'Yves LECOFFRE, par exemple, développe la signification de ces aspects. Un flotteur oscillant auto-adaptatif est naturellement stable, contribuant à améliorer considérablement la stabilité globale de l'embarcation. Les techniques utilisées dans la navigation de plaisance sont importantes pour ce transfert technologique, même si les coûts restent relativement élevés.