La vitesse à la voile est un domaine complexe influencé par divers facteurs, allant de la conception du bateau aux conditions météorologiques. Cet article explore les différentes facettes de la vitesse à la voile, en mettant en lumière les concepts essentiels et les innovations qui permettent aux bateaux de naviguer plus rapidement et plus efficacement.
VMG (Velocity Made Good) : Optimiser la Remontée au Vent
La VMG, ou « Velocity Made Good », est une donnée cruciale affichée sur les écrans de navigation des voiliers. Elle représente la combinaison de la vitesse du bateau sur l’eau et de l’angle de remontée au vent. En d’autres termes, la VMG indique l’efficacité avec laquelle un voilier progresse vers un point situé face au vent.
Un voilier ne peut pas naviguer directement face au vent. Il doit procéder par une remontée au vent en effectuant des bords, c’est-à-dire en naviguant en « escalier » avec un angle par rapport au vent. Lorsque l'on choisit de naviguer au près serré, on sacrifie de la vitesse pour gagner en angle de remontée au vent, et inversement.
Calcul de la VMG
La VMG se calcule en utilisant la formule suivante :
VMG = Vitesse x Cos (angle du vent)
Par exemple, si un voilier navigue à 6 nœuds avec un angle de 35° par rapport au vent (cap 35° avec un vent venant du nord), sa VMG sera de 4.9 nœuds.
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Pour optimiser la remontée au vent, il est nécessaire de trouver le meilleur compromis entre l’angle et la vitesse. Augmenter l’allure en abattant de quelques degrés peut allonger la route, tandis que naviguer trop près du vent peut réduire la vitesse.
Instruments de Navigation
Le speedomètre et le loch sont des instruments essentiels pour optimiser la VMG. Le speedomètre indique la vitesse du bateau, tandis que le loch affiche la « VMG Boat Knts » ainsi que d’autres paramètres de navigation de base.
Lors de la remontée au vent, la dérive peut affecter l’angle de remontée au vent. Il est donc important de surveiller et de compenser la dérive pour optimiser la VMG.
Calcul de la Route la Plus Courte sur une Sphère
La question de savoir comment calculer la route la plus courte sur la terre, qui est sphérique, est complexe. René Boulaire, chef jaugeur de la Classe IMOCA et professeur au CNAM, explique en détail ce calcul.
Distance Minimum pour un Tour du Monde
Le WSSRC (World Sailing Speed Record Council) définit une distance minimum de 21 600 milles nautiques pour un tour du monde. Cette distance est calculée en considérant que la route ne descend pas en dessous de 63° Sud.
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Cette distance est utilisée pour gérer la progression des multicoques lors des tentatives de records autour du monde. Cependant, elle n’est pas adaptée aux classements d’une course comme le Vendée Globe, où le rang des bateaux est basé sur la longueur de la route restante jusqu’à l’arrivée.
Détermination du Parcours
Le parcours correspond à la longueur d’un fil tendu qui touche tous les points (waypoints) définissant le parcours, ainsi que les côtes. Cependant, cette route minimale n’est pas nécessairement celle suivie par le bateau, car un bateau à voile utilise le vent pour avancer.
La stratégie consiste à rechercher le meilleur endroit sur l’eau en fonction du vent, en contournant ou en traversant les phénomènes météorologiques pour bénéficier de la meilleure vitesse. La route choisie doit également préserver le bateau.
Calcul des Positions des Bateaux
La longueur du parcours effectuée par chaque bateau est calculée en cumulant la distance entre chaque point de localisation. Les balises de localisation satellitaires actuelles (de type communication Iridium) peuvent fournir une position toutes les minutes.
Zone d’Exclusion Antarctique (ZEA)
La zone d’exclusion antarctique est une zone dans laquelle les bateaux ne doivent pas naviguer en raison de la présence de glaces. La direction de course du Vendée Globe travaille avec CLS pour prévoir les zones à risques où peuvent se trouver des icebergs.
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La limite de sécurité de cette zone est définie par des points reliés par une ligne virtuelle que les skippers tracent sur leur système de navigation.
Difficultés Supplémentaires
Après le départ des Sables d’Olonne, la route la plus courte passe près des côtes Ouest de l’Afrique, mais ce n’est pas la bonne route. Il faut être attentif à positionner la route correctement par rapport aux Açores et aux îles du Cap Vert.
La zone de Sainte-Hélène (anticyclone de Sainte-Hélène) doit souvent être contournée largement par son Ouest, ce qui rallonge énormément la route. La suite du parcours dans les mers du Sud est limitée par la zone d’exclusion à laisser à tribord, jusqu’au Horn qui doit être laissé à bâbord.
Orthodromie
Ayant défini l’ensemble des waypoints, on calcule la somme des segments qui relient tous les waypoints. Un segment est la distance d’un arc de cercle sur le globe. C’est la route la plus courte, appelée route orthodromique, entre les deux waypoints qui encadrent ce segment.
Vitesse Rapprochante (VMG) vs. Vitesse sur le Fond (GPS)
La vitesse du bateau sur le fond (vitesse GPS) est accompagnée d’une deuxième vitesse, qui est la vitesse rapprochante vers le but (VMG). Il est important de distinguer la VMG (Velocity Made Good) de la VMC (Velocity Made on Course), qui représente la meilleure vitesse de remontée au vent.
La route réelle parcourue par un concurrent est le cumul des longueurs orthodromiques entre chaque point de localisation GPS du bateau.
Unité de Distance : Le Mille Nautique
L’unité de distance est le mille nautique, qui correspond à 1852 mètres (1 minute de latitude). Un tour complet représente 21 600 milles nautiques.
Différences de Parcours
Un vainqueur de Vendée Globe ne parcourt pas nécessairement moins de distance que les autres. En 2012, François Gabart avait parcouru 27 491 milles nautiques, tandis qu’Armel Le Cleac’h avait parcouru 27 158 milles nautiques. La route la plus courte n’est pas toujours la plus rapide.
Argos : Un Système de Localisation par Satellite
Argos était l’outil proposé par la société CLS pour la localisation par satellites. Il ne fait pas appel au système GPS, a une très faible consommation et est miniaturisé. Il a été utilisé sur l’ensemble des courses océaniques jusqu’à l’arrivée du GPS.
Cartographies Informatiques
Le web a permis les cartographies interactives. Avant le web, on utilisait la carte papier avec des punaises pour représenter chaque bateau.
Mesurer la Vitesse d'un Bateau : Les Nœuds
Les marins mesurent la vitesse de leur navire en nœuds, une unité de mesure spécifique à la navigation maritime et aérienne. Un nœud correspond à 1 mille marin par heure, soit 1,852 kilomètres par heure.
Origine Historique
L’origine de l’unité de mesure de la vitesse en nœud remonte au XVIᵉ siècle. Les marins anglais utilisaient un outil composé d’une planche en bois lestée au bout d’une corde à nœuds espacés à intervalles réguliers. En lançant la corde à l’eau, ils comptaient le nombre de nœuds qui apparaissaient à la surface pendant que le bateau avançait.
Un instrument similaire, le loch à bateau, était également utilisé. Il consistait en une planche en bois triangulaire attachée à une corde avec des nœuds marins espacés d’un 120ᵉ de mille. En comptant le nombre de nœuds qui défilaient en 30 secondes (1/120ᵉ d’une heure), les marins obtenaient la vitesse en milles marins par heure.
Vitesses Moyennes des Bateaux
- Voiliers de croisière : Les voiliers monocoques et catamarans habitables de croisière avancent généralement à une vitesse moyenne de 5 à 8 nœuds (9 à 15 km/h).
- Multicoques : Les catamarans et trimarans peuvent naviguer entre 8 et 12 nœuds (15 à 22 km/h) en croisière, et les trimarans de course peuvent dépasser 30 nœuds (55 km/h).
- Bateaux de course : Les voiliers de course comme les IMOCA et les catamarans de la classe Ultim peuvent dépasser 40 nœuds (75 km/h).
Les Foils : Une Révolution dans la Vitesse à la Voile
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.
Définition et Fonctionnement
Un foil est un appendice immergé fixé sous la coque d’un bateau. Lorsqu’un bateau atteint une certaine vitesse, les foils créent une portance suffisante pour soulever la coque hors de l’eau, réduisant ainsi la surface de contact avec l’eau et la traînée.
Le fonctionnement des foils repose sur les principes de l’hydrodynamique. L’eau s’écoule sur le profil incurvé du foil, générant une portance qui soulève le bateau.
Histoire des Foils
Les premières expérimentations avec les foils remontent au début du 20ème siècle. Des pionniers comme Éric Tabarly ont été parmi les premiers à expérimenter avec les foils pour améliorer les performances des voiliers.
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.
Types et Applications des Foils
Les foils sont utilisés dans une grande variété de bateaux :
- Voiliers : Les compétitions de voile, comme le Vendée Globe, utilisent des foils pour atteindre des vitesses élevées.
- Hydoptères : Ces bateaux utilisent des foils pour se soulever entièrement hors de l’eau, atteignant des vitesses de plus de 50 nœuds.
- Bateaux à moteur : Les foils améliorent l’efficacité et la vitesse des bateaux à moteur.
- Catamarans : Les catamarans bénéficient également de l’ajout de foils.
- Sports nautiques : Des disciplines comme le wingfoil et le windsurf intègrent des foils pour offrir des performances optimales.
Avantages et Défis
Les foils présentent de nombreux avantages, notamment la réduction de la traînée et l’augmentation de la vitesse. Cependant, leur utilisation présente également des défis :
- Coût : Les matériaux et la technologie nécessaires pour fabriquer des foils de haute qualité peuvent être coûteux.
- Complexité technique : La conception et l’installation des foils nécessitent une ingénierie précise.
- Phénomènes hydrodynamiques : La ventilation et la cavitation peuvent affecter la performance des foils.