Une voiture amphibie est un véhicule capable de se déplacer à la fois sur terre et sur l'eau. Cette fusion des technologies automobile et nautique représente une solution intrigante pour une mobilité accrue. Ces engins, bien que rares, combinent des solutions mécaniques spécifiques, des conceptions adaptées et des considérations écologiques.
Aperçu de la conception d'une voiture amphibie
La conception d’une voiture amphibie, comme l’Amphicar, impose de nombreuses contraintes liées à sa double fonctionnalité. En plus des caractéristiques d'une voiture standard, des défis spécifiques doivent être relevés pour assurer sa capacité à évoluer en milieu aquatique.
Portance aquatique et étanchéité
La portance aquatique est une contrainte primaire qui se traduit par la nécessité d’avoir un volume porteur suffisant par rapport au poids du véhicule. Pour répondre à cette exigence, plusieurs solutions sont possibles :
- Étanchéité du volume initial : Rendre étanche le volume initial du véhicule est une approche courante. Sur la plupart des voitures amphibies construites industriellement, cela implique une soudure continue de tous les panneaux de la carrosserie, contrairement aux soudures par points isolés utilisées sur les voitures classiques.
- Ajout de volume étanche : Des volumes étanches supplémentaires peuvent être ajoutés, par exemple en injectant de la mousse dans les parties creuses ou en utilisant des flotteurs fixes ou gonflables.
Dans la pratique, la solution la plus répandue consiste à transformer l'ensemble de la carrosserie en une véritable coque étanche. Les divers panneaux, tels que les ailes, sont formés d’une feuille de métal qui se prolonge dans le passage de roue jusqu’au plancher du véhicule. Le fond est constitué d’une longue tôle quasiment plate reliant le bas de la calandre au pare-chocs arrière, obturant ainsi le dessous de la voiture et le bas du compartiment moteur. La calandre elle-même est soudée de manière étanche au reste de la caisse, aux ailes avant et au plancher.
L’ensemble de la carrosserie devient ainsi une coque dont le volume est largement suffisant pour porter le poids du véhicule dans l’eau. En effet, même une voiture conventionnelle flotte pendant les premières minutes lorsqu’elle tombe accidentellement dans l’eau, tant que son volume intérieur est plein d’air.
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Une voiture amphibie, si elle est parfaitement étanche, peut donc rester continuellement dans l’eau, même à l’arrêt et moteur coupé, tout comme un bateau. Elle peut même embarquer une certaine quantité d’eau sans risquer de couler, car le volume nécessaire pour supporter le poids supplémentaire est rapidement atteint.
Les diverses pièces de carrosserie doivent assurer une portance proportionnelle à leur volume dans l’eau. Les forces subies peuvent être importantes, notamment lors de la rentrée dans l’eau, où le coffre avant peut supporter une force de portance dirigée vers le haut équivalente à celle qu’il supporterait sur terre s’il était entièrement chargé de liquide. Par conséquent, la tôle utilisée pour la construction de la carrosserie d’une voiture amphibie doit idéalement être d’une épaisseur supérieure à celle utilisée sur une voiture classique.
L’étanchéité doit également être assurée au niveau des portières, des pédales, des roues et des câbles de freins qui traversent la coque. Des solutions simples sont mises en œuvre, comme des joints étanches pour les portières et des systèmes d’étanchéité pour les roues et les arbres de transmission.
Portance terrestre
La contrainte de portance terrestre se traduit par l'adjonction de roues fixées à l'extérieur de la coque. Ces roues doivent supporter sur terre le poids du véhicule. Elles seront reliées à la coque du bateau en certains points précis qui vont subir sur terre des contraintes de pressions locales bien supérieures à celles subies sur l’eau. Sur terre, le poids du véhicule sera appliqué en quatre points s'il y a quatre roues alors que dans l’eau, cette force sera répartie uniformément tout autour de la coque. Il va donc falloir prévoir un châssis à notre bateau ou, tout au moins, des renforts de coque en plus de la structure marine classique.
Motricité et direction
La motricité du véhicule est obtenue en principe par des « membres » extérieurs tels des roues, hélices ou gouvernails, qui sont propres à chaque élément. Hormis l’utilisation détournée par exemple d’une roue pour la propulsion aquatique, il sera le plus souvent nécessaire si l’on recherche des performances satisfaisantes, de disposer d’accessoires terrestres ainsi que d’accessoires nautiques. Les uns et les autres seront bien sur inutiles hors de leur milieu et ils nuiront aux performances de l’ensemble. De plus les organes de transmission internes devront être doublés, et il faudra par exemple prévoir sur la boite de vitesse qui sera conçue spécialement une deuxième prise de force reliée aux hélices. Une solution plus économique consiste à prendre pour base un véhicule possédant à l’origine quatre roues motrices et utiliser la seconde sortie d’arbre, normalement destinée au deuxième pont, pour entraîner les hélices.
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Les solutions de transmission hydraulique du mouvement présentent l’avantage de s’affranchir facilement des difficultés de distance, de débattement, et d’étanchéité, mais elles ne conviennent pas aux grandes vitesses. Elles sont souvent retenues sur des engins à la base nautiques, pour leur rajouter des capacités terrestres limitées.
Le constructeur de véhicules en kit « Dutton » a utilisé cette formule pour entraîner la turbine via un moteur à entraînement hydraulique. Pour récupérer le mouvement du moteur, il a suffit d’allonger la courroie d’alternateur et de la faire passer par une poulie entraînant la pompe destinée à fournir la pression hydraulique.
Afin de pouvoir déconnecter la transmission aquatique sur terre, un embrayage mécanique sommaire à été interposé entre la pompe hydraulique et la poulie qui l’entraîne.
Le revers de la médaille ? La fiabilité, elle est menacée par une chaîne de transmission assez longue : Arbre moteur et sa poulie - courroie - poulie reliée à un embrayage - pompe hydraulique - tubulure vers arrière du véhicule - moteur hydraulique relié par un arbre de transmission à la turbine. Cet ensemble ingénieux et complexe fonctionne malgré tout très correctement mais il se révèle assez bruyant. Une grande partie de la puissance est perdue dans cette longue chaîne, et comme de plus la turbine est un mode de propulsion aquatique à accroche lente, le véhicule manque au final de répondant lorsqu'il est utilisé sur l’eau. Il est certain que cette solution permet au final de créer un véhicule amphibie en petite série sans supporter les coûts de développement associés aux autres formules.
Lorsqu'elles sont conçues spécialement, les voitures amphibies privilégieront donc les transmissions mécaniques directes par arbres ou par chaînes.
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L’exemple le plus simple est sans conteste celui de la « Schwimmwagen » allemande de la dernière guerre dont le pied d’hélice, que l’on peut relever manuellement, vient directement s’emboîter sur l’extrémité de l’arbre moteur. On ne déplore avec ce système aucune perte de puissance, mais on ne peut pas passer au point mort ni même en marche arrière dans l’eau. Pour s’arrêter dans l’eau, il n’y a que deux solutions : il faut soit couper le moteur, soit relever à la main le pied d’hélice. Pour reculer dans l’eau, toujours deux solutions : La première consiste à relever l’hélice et à enclencher en marche arrière les roues, ce qui permet de se déplacer, la deuxième ? Utiliser la pagaie qui est fixée contre la coque !
Contraintes secondaires
Les contraintes primaires de flottabilité et de propulsion engendrent des contraintes secondaires qui peuvent être tout aussi importantes. Par exemple, l’étanchéité du véhicule peut poser des problèmes de refroidissement du moteur. De même, la contrainte de portance terrestre, résolue par l’adjonction de roues sous la coque, peut créer un excès de traînée dans l’eau.
D’autres contraintes secondaires incluent :
- Répartition équilibrée des masses dans les deux configurations
- Excès de poids dû à la double transmission
- Garde au sol sur terre créant un tirant d’eau important
- Ergonomie du poste de pilotage due au double système de direction
Historique et modèles emblématiques
L’ambition de concevoir un véhicule à l’aise aussi bien sur route que sur l’eau remonte aux débuts du XXe siècle. Dès les années 1900, des inventeurs passionnés ont créé des prototypes, souvent inspirés par les besoins opérationnels de l’armée ou des expéditions lointaines.
Durant la Seconde Guerre mondiale, la Jeep GPA, également appelée « Seep », a vu le jour. Dotée de roues motrices et d’une structure étanche, elle pouvait traverser des rivières après avoir roulé sur des terrains variés.
Dans les années 1960, ce concept a pénétré le monde civil avec l’apparition de l’Amphicar. Ce modèle allemand, également diffusé aux États-Unis, pouvait rouler à environ 110 km/h et naviguer à 10 km/h. Sa silhouette et sa double utilité ont marqué l’optimisme technologique de l’époque.
D'autres modèles ont également marqué l'histoire, tels que la Lotus Esprit du film de James Bond L'espion qui m'aimait, célèbre pour sa transformation en sous-marin.
Défis techniques
L’une des difficultés techniques majeures liées à ces véhicules réside dans leur aptitude à passer rapidement d’un environnement à un autre grâce à des mécanismes de propulsion particuliers. Ce passage de la terre à l’eau s’effectue en peu de temps : les roues sont partiellement rétractées, des liaisons mécaniques s’adaptent à la navigation, et la flottabilité repose sur une structure étanche, conçue la plupart du temps en matériaux légers.
Certains modèles comme la WaterCar Panther utilisent des moteurs V8 associés à des composants composites, qui optimisent la répartition des masses. L’étanchéité du châssis, la résistance des matériaux à l’eau salée et la stabilité en navigation restent des enjeux à surveiller.
Aspects esthétiques et design
Les voitures amphibies présentent un aspect visuel souvent distinctif, combinant des éléments issus de l’automobile et du nautisme. Elles doivent intégrer des critères d’aérodynamisme et d’hydrodynamisme tout en conservant une allure attrayante. Certains modèles, comme l’Amphicar ou la Panther, arborent un style compact et dynamique, alors que d’autres, à vocation plus utilitaire, mettent l’accent sur la solidité et la capacité d’adaptation.
Impact écologique et considérations environnementales
L’attention portée à l’impact écologique des voitures amphibies devient nécessaire dans un contexte de transformation progressive de l’industrie vers des moyens de transport plus sobres. L’effet de ces véhicules sur les écosystèmes aquatiques est examiné avec intérêt : la fuite potentielle d’hydrocarbures ou une pollution mécanique peut poser problème.
Les véhicules thermiques de ce type émettent des quantités de CO₂ comparables aux gros SUV. Les versions hybrides ou électriques envisagées pourraient améliorer ce bilan dans les prochaines années.
Utilisation et entretien
Les voitures amphibies trouvent plutôt leur place dans les loisirs nautiques ou certaines utilisations spécifiques. Le suivi technique de ces véhicules est plus complexe que celui d’une automobile classique, car il faut prendre en compte les éléments exposés à l’eau et les systèmes étanches. Des réparations ponctuelles peuvent exiger une expertise spécialisée.
Les modèles sous certification incluent plusieurs dispositifs de sécurité pensés pour l’usage aquatique. Toutefois, il convient de rester prudent lors d’une utilisation sur des mers agitées ou hors des zones prévues.
Le point de vue du conducteur
L'expérience de conduite d'une voiture amphibie est unique. La sensation de passer de la route à l'eau est particulièrement marquante. Cependant, la conduite aquatique demande un temps d'adaptation, car la direction et la flottabilité imposent une approche différente de celle des véhicules ordinaires.
Perspectives d'avenir
Les voitures amphibies continuent de susciter un intérêt particulier par leur capacité à répondre à deux usages. Si elles restent encore marginales dans la production mondiale, elles traduisent l’envie d’explorer de nouvelles formes de mobilité. Des améliorations sont en cours, notamment avec l’apparition de modèles moins gourmands en énergie et conçus à partir de matériaux plus résistants.
Des start-ups comme Floating Motors réinventent les classiques de l'automobile en les adaptant à l'univers nautique, témoignant de l'attrait persistant pour ces véhicules polyvalents.