America's Cup: "Britannia" soudain favori ? - Interview d'un gourou du design
Max Gasser
· 10.09.2024
YACHT : Les designs des challengers semblent se situer au même niveau, du moins dans certaines phases. Dans quelle mesure la performance des navigateurs sera-t-elle décisive lors de la 37e America's Cup ?
Dr. Martin Fischer : Les performances de navigation joueront certainement un rôle important. Notamment parce qu'il y a bien sûr beaucoup plus de vagues à Barcelone que nous n'en avions à Auckland. La probabilité de faire une erreur, soit dans les manœuvres, soit même en naviguant en ligne droite, est nettement plus grande à cause des vagues.
Quels sont les défis particuliers du territoire et quelles adaptations le changement de territoire a-t-il entraînées ?
Les vagues sont tout simplement beaucoup plus hautes. À Barcelone, il y aura probablement des courses avec des vagues d'un mètre de haut, voire plus. Ce sont des conditions que nous n'avons jamais eues en Nouvelle-Zélande. Et même avec un demi-mètre, il est difficile de naviguer avec ces bateaux. Manœuvrer un bateau qui va à plus de 40 ou 50 nœuds à travers les vagues, ce n'est pas si simple. Et c'est pourquoi toutes les équipes ont dû naturellement chercher comment rendre les bateaux plus tolérants à cet égard.
Par exemple, les foils ne doivent pas perdre toute leur flottabilité dès qu'ils percent la surface. En effet, la ventilation est un grand défi et nous avons dû réfléchir à la manière de créer des foils qui soient tolérants à la ventilation.
Pour le fuselage, tous ont un bustle (Déformation de la partie inférieure du fuselage, ndlr.), qui favorise l'effet de plaque terminale, mais qui freine le moins possible lorsque la partie inférieure touche l'eau. C'est pourquoi elle est très coupée dans sa partie inférieure sur tous les modèles, de sorte que l'on ne crée pas une grande résistance lorsque cette partie touche l'eau.
Le volume dans le bustle n'est pas seulement utile lors de l'immersion, il aide aussi au décollage ...
Exactement. Il y a un compromis à faire entre la résistance au décollage, c'est-à-dire lorsque la coque est encore dans l'eau, et l'efficacité lorsque le bateau vole. Lorsque le bateau vole, on préférerait n'avoir qu'une seule plaque. Une plaque verticale qui empêche la compensation de pression. Mais ce serait évidemment assez mauvais au décollage. La surface mouillée serait énorme et le bateau ne décollerait pas si le vent était faible. Il faut donc trouver le bon compromis entre le risque d'échouer au décollage et l'efficacité lorsque le bateau vole ensuite.
À partir de quand les AC75 de dernière génération vont-ils décoller ?
On ne navigue pas en dessous de 6,5 nœuds. Je suppose que toutes les équipes ont conçu leurs bateaux de manière à pouvoir décoller avec 6,5 nœuds de vent. On pourrait certes remorquer le bateau avant le départ pour se mettre à voler, mais avec peu de vent, il y a toujours le risque de rater une manœuvre à un moment ou à un autre et de devoir redécoller. Ou qu'il y ait un trou de vent pendant une courte période. Ce serait prendre un grand risque que de l'ignorer.
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Comment en est-on arrivé au nouveau règlement, les bateaux devaient-ils être plus rapides ou s'agissait-il simplement d'un défi de conception différent de celui d'Auckland ?
Nous, c'est-à-dire Team New Zealand en tant que défenseur, et Ineos Britannia en tant que premier challenger, avons réfléchi après la dernière Coupe à la manière dont nous pourrions ou devrions modifier les règles pour rendre les courses plus intéressantes. Et l'un des points faibles à Auckland était clairement que les bateaux avaient du mal à décoller lorsque le vent était très faible. Pour améliorer les caractéristiques de décollage par vent faible, l'envergure des foils a notamment été portée à 4,50 mètres. Cela a pour conséquence de réduire la soi-disant résistance induite d'environ 20 à 25 pour cent. C'est un gain considérable.
Y a-t-il eu d'autres adaptations du cadre réglementaire ?
Oui, le bateau est aussi devenu plus léger. D'une part, nous avons moins de ballast dans les foils, et d'autre part, l'équipage a été réduit de onze à huit navigateurs. Au total, cela représente une réduction de poids de près d'une tonne. Mais cela signifie aussi que nous avons moins de personnes qui produisent de l'énergie. C'est pourquoi les cyclistes ont été autorisés.
De plus, un foc auto-vireur a été autorisé et les pataras ont été supprimés. Ces deux mesures visent à réduire la consommation d'énergie, notamment lors des manœuvres, afin de pouvoir tout simplement faire naviguer le bateau avec huit personnes.
Quel est l'effet de la suppression des étais sur le gréement ?
Lors de la Luna Rossa, nous avions déjà essayé de naviguer sans étais sur l'AC36, mais cela avait été interdit. Le gréement de la dernière fois a donc résisté, il n'y a donc pas eu besoin de le modifier. Dans le règlement, seuls quelques renforts dans le mât ont été ajoutés de manière obligatoire. Les charges sur les haubans augmentent naturellement lorsque les étais sont supprimés, et c'est pourquoi les points où les haubans sont fixés au mât ont été légèrement renforcés. Mais en principe, il est possible de naviguer avec un mât de la dernière America's Cup lors de la présente America's Cup.
Un domaine intéressant des changements de règles concerne le couplage de fonctions à bord. De quoi s'agit-il ?
On peut mesurer toutes sortes de choses sur un bateau. Mais il est interdit d'injecter des mesures décrivant l'état du bateau - vitesse, vitesse du vent, gîte, peu importe - dans le système de commande du bateau. Mais il est permis d'afficher ces grandeurs sur un écran. Mais seulement avec un délai de deux secondes. La dernière fois, c'était une seconde, cette fois-ci, c'est deux.
Cela a été mis en place pour éviter que les équipes ne mettent en place un système comme celui que les Néo-Zélandais avaient à l'époque aux Bermudes. Ils avaient un pilote automatique qui calculait à chaque instant comment régler les foils. Et ils ont déclaré cela comme un affichage. C'est-à-dire que c'était affiché sur un écran tactile, et la personne qui contrôlait les foils suivait simplement un point avec son doigt. Si l'écran pouvait afficher les données seulement deux secondes plus tard, c'était trop tard. C'est ainsi que de tels systèmes ont été empêchés.
Mais ce qui a changé, outre la différence d'une seconde, c'est qu'on peut intégrer d'autres grandeurs dans les systèmes de contrôle. Donc, par exemple, on peut mesurer la tension de l'écoute de grand-voile, avoir un contrôle qui permet au navigateur de dire : "Je veux maintenant avoir cinq tonnes de tension d'écoute de grand-voile". Et alors le système règle cinq tonnes. C'est autorisé. Ce n'était pas le cas la dernière fois. Et on a aussi le droit de faire des accouplements. Quand j'affale le chariot d'écoute de grand-voile, je veux en général aussi affaler le chariot de foc. On peut maintenant coupler les deux, de sorte qu'ils se déplacent toujours simultanément sans délai. On pourrait par exemple aussi combiner l'angle de barre avec le chariot. Beaucoup de choses sont permises, mais pas tout.
Comment se déroule le processus de conception de la Coupe de l'America ?
On ne peut pas développer tout le bateau en une seule fois. Cela signifie que le bateau est divisé en différentes parties, à savoir les foils, le gouvernail, les voiles, la coque, etc. Ensuite, on commence à développer les différents composants en partant de certaines hypothèses. Mais cela se résume très vite à une itération. La forme de la coque influence bien sûr la forme du foil, qui à son tour influence les voiles, et, et, et. Cela signifie que tout cela doit être couplé, mais qu'il n'est pas possible de tout optimiser en même temps. C'est pourquoi on procède généralement par itération.
Voici un exemple général de problème d'optimisation : Nous voulons optimiser une pièce qui a 100 paramètres libres. Il est alors beaucoup plus difficile de réaliser cette optimisation avec 100 paramètres libres que de réaliser deux optimisations distinctes avec 50 paramètres, chacune avec 50. C'est nettement plus simple. Ou alors dix optimisations différentes avec dix paramètres.
Nous divisons donc le problème d'optimisation en différents domaines et optimisons ensuite chaque domaine. Pour réussir le couplage entre ces domaines, c'est-à-dire pour optimiser à nouveau le système global, on procède par itération. C'est-à-dire qu'on fait une première boucle dans laquelle on optimise la coque, les foils, etc. en fonction de certaines hypothèses. Ensuite, on met tout ensemble et on regarde comment cela fonctionne, et ces résultats fournissent alors les hypothèses modifiées pour la prochaine boucle de conception, et ainsi de suite.
Quel rôle ont joué les petits bateaux de test Leq12 dans le processus ?
Elles ont été extrêmement utiles pour tester certaines hypothèses. Les vagues de Barcelone étaient un terrain inconnu pour tout le monde. Et nous ne savions pas vraiment à quel point il était difficile de naviguer avec un tel bateau dans de telles conditions. C'est là que les Bateaux Leq12 ont joué un rôle important. Des tests ont été effectués avec les foils et les systèmes de contrôle dans les conditions de Barcelone. Cela a ensuite été pris en compte dans le processus de conception du bateau de course proprement dit.
Est-il possible, par exemple, de mettre à l'échelle des foils 1:1 sur un grand bateau ?
Ce n'est pas une généralité, mais c'est possible dans certaines limites.
Alors les AC75 de la génération précédente auraient pu être très utiles ...
L'ancien AC75 est très utile et on peut y apprendre beaucoup de choses. Cependant, les règles étaient maintenant telles que l'on ne pouvait pas tester de nouveaux composants sur les anciens bateaux. Il n'était donc pas permis, par exemple, de visser de nouveaux foils sur les anciens bateaux. Cela aurait probablement donné un très grand avantage aux Néo-Zélandais, car leur bateau de la dernière coupe était clairement supérieur aux autres. Certaines choses sont toutefois autorisées, par exemple dans le domaine des systèmes hydrauliques ou de la disposition des ponts. On pouvait les modifier et les tester ensuite sur les anciens bateaux. C'est d'ailleurs ce qu'ont fait certaines équipes, comme les Suisses par exemple. C'est aussi le cas des Néo-Zélandais et des Américains.
Dans quelle mesure avez-vous pris connaissance des développements des autres et les intègrez-vous dans votre propre conception ?
Donc au tout début, on n'a bien sûr aucune information sur ce que font les autres. Nous n'avons eu des informations que lorsque les premières Leq12 ont été mises à l'eau. On pouvait alors déjà voir dans quelle direction les équipes avaient poussé le développement. Mais c'était déjà relativement tard, nous étions tous déjà assez avancés dans nos designs. Mais il n'était pas encore trop tard pour changer quoi que ce soit. Ce que nous savions déjà et qui a été confirmé maintenant, c'est que toutes les équipes allaient à peu près dans la même direction pour les foils, par exemple.
Tout le monde semble d'accord sur ce point. Pour les coques, c'est différent. Lors de la Leq12, on ne pouvait pas voir grand-chose en ce qui concerne les coques. D'une part, parce que certaines équipes ont utilisé le AC40 comme plateforme de test. Deux équipes ont construit leur propre Leq12, c'était nous et les Italiens. Mais on ne pouvait pas y voir grand-chose, car il s'agissait avant tout d'avoir une plateforme pour les tests. Et de mon point de vue, je doute fort qu'il soit possible de mettre à l'échelle l'aérodynamique d'un tel bateau, par exemple. Cela ne fonctionne pas vraiment.
En ce qui concerne les foils, il semble que toutes les équipes aient une feuille relativement plate et évasée vers l'arrière, avec des fixed-tips très courbés aux extrémités des foils. Les bulbes au centre présentent également de grandes similitudes. Qu'est-ce qui fait que cette forme est si bonne ?
C'est vrai, nous avons tous un peu la même chose. Le fait que le foil soit placé derrière le bras a plusieurs raisons. D'une part, nous essayons de réduire au maximum la distance entre le foil et le centre de gravité du bateau. D'autre part, il semble aussi qu'un foil ait moins de résistance lorsqu'il est placé derrière le bras.
Si l'on regarde le contour des foils, ils sont tous plus ou moins triangulaires. C'est la solidité qui le définit. Si l'on faisait un foil purement elliptique, ce serait tout simplement trop difficile du point de vue de la résistance. Le moment de flexion à la racine du foil serait trop important et il faudrait des foils très épais, ce qui générerait une très grande résistance. La forme relativement triangulaire est donc en grande partie déterminée par la résistance.
Les foils sont cette fois moins inclinés vers le bas ...
Oui, il y a plusieurs raisons à cela. On distingue les T-Foils et un foil dont les pointes sont dirigées vers le bas. Lorsque le foil perce la surface de l'eau, l'angle est nettement plus favorable avec le T-Foil qu'avec l'angle vers les foils. Et comme il y a justement des vagues à Barcelone, tout le monde s'est dirigé vers le T-Foil.
À la barre, le foil se soulève légèrement au milieu pour toutes les équipes. Chez vous, c'est un peu plus extrême, quel effet cela a-t-il ?
Nous appelons cela Seagull-Shape, c'est-à-dire comme les ailes d'une mouette qui se relèvent au milieu. C'est en premier lieu pour éviter la cavitation à l'interface entre le gouvernail et l'aile. Si on assemble simplement le vertical et l'horizontal bout à bout, on a des pics de dépression dans cette zone, et cela entraîne de la cavitation et de la traînée.
On ne peut construire qu'un jeu de foils en trois parties, c'est-à-dire deux foils avec un de rechange. Dans quelle mesure est-il possible de faire des modifications jusqu'à la Coupe ?
On peut déjà faire des choses. Nous ne pouvons utiliser que trois foils au total, et ils doivent avoir le même design. Les modifications doivent être effectuées de manière à ce que 80 % de la masse, c'est-à-dire du poids, reste intacte. Inversement, cela signifie que l'on peut modifier 20 pour cent. Si l'on voit que quelque chose n'est pas comme on l'avait imaginé, on peut encore faire quelque chose. Mais on ne peut pas reconstruire l'ancien foil de manière à ce que 80% de la masse soit identique. Ce n'est pas autorisé, il faut que ce soit l'original. Cela vaut aussi pour le gouvernail.
Dans quelle mesure est-il possible de personnaliser les bras du foil, ou du moins leur habillage ?
On ne peut pas y faire grand-chose. Les bras de foil sont ce qu'on appelle des "supplied components". Cela signifie que toutes les équipes doivent les acheter chez le même fabricant et que la partie structurelle est complètement identique. C'est exactement la même chose pour le bord d'attaque. Le bord de fuite peut être construit par les équipes elles-mêmes, mais sa forme est imposée. Mais le bras du foil one-design s'arrête à un point précis, mais pas tout en bas. La dernière partie verticale compte comme partie du foil dans la mesure. On peut donc y faire ce que l'on veut.
L'Emirates Team New Zealand a mis au point un nouveau système d'écoute de grand-voile permettant de naviguer séparément sur les deux voiles. Quels en sont les avantages et ce système pourrait-il éventuellement devenir décisif ?
Nous l'avions également étudié, mais nous sommes arrivés à la conclusion qu'il n'y avait pas grand-chose à en tirer. Il y a des avantages et des inconvénients à ce système. Les avantages résident principalement dans le fait que le point d'attaque de l'écoute sur la voile se trouve plus bas. Nous pensons avoir trouvé une autre solution pour cela, qui est globalement plus légère et présente moins de frottements.
Pour l'assiette, cela ne fait pas une grande différence ?
J'espère que non. Il est toujours possible que nous nous trompions. Mais nous n'y avons pas vu un grand avantage.
De manière générale, toutes les équipes semblent avoir déplacé le poids de l'équipage le plus en avant possible - pourquoi ?
Amener le centre de gravité vers l'avant a l'avantage de générer un moment de redressement plus important. Si le centre de gravité est très en arrière, le gouvernail pousse vers le haut. Plus le gouvernail pousse vers le haut, plus on perd en moment de redressement.
Il existe une théorie selon laquelle votre gouvernail tire même vers le bas ...
Oui, c'est aussi le cas de tous les bateaux. Donc à partir d'une certaine vitesse, ils tirent tous vers le bas. On peut aussi le voir facilement. Sur les AC40 par exemple, on l'a vu, quand une manœuvre tourne mal et que l'élévateur du safran sort de l'eau, le bateau s'écrase vers l'avant. Cela montre que le gouvernail a tiré vers le bas dans ce cas.
Votre bateau et celui d'American Magic sont très éloignés en termes de volume, notamment dans le bustle. Comment se fait-il qu'avec les mêmes conditions de navigation, on obtienne des résultats aussi différents ?
Les Américains ont manifestement tout conçu pour une résistance aérodynamique minimale. D'où les cyclistes qui ne sont pas assis, mais couchés. Cela leur a permis d'abaisser les sidepods. Ils ont probablement la plus petite surface d'attaque si l'on regarde le bateau de face. Les avis divergent sur la question de savoir si cela est correct ou non. De toute évidence, nous avons suivi une voie légèrement différente.
Sur les Américains, le barreur et le régleur sont assis côte à côte. Quel est l'inconvénient aérodynamique et quel est l'avantage en termes de centre de gravité ?
Je suppose aussi qu'il s'agissait de faire avancer le centre de gravité et, d'autre part, de permettre aussi une meilleure visibilité pour les navigateurs. Je ne suis pas sûr que le gain qu'ils ont probablement obtenu dans cette direction puisse compenser le désavantage que l'on a sur le plan aérodynamique.
Alinghi a également suivi sa propre voie, en particulier sur un point, en coupant radicalement les sidepods de l'équipage, le pont derrière est complètement plat. Optique ou révolutionnaire ?
Je ne pense pas que ce soit optique. Je pense qu'ils ont bien réfléchi à la question. Nous regardons cela pour comprendre exactement quel est le contexte. Pour comprendre aussi quelles sont les faiblesses et les forces de cette approche. Nous avons nos idées à ce sujet, mais je ne peux pas trop en parler pour l'instant. Notre AC75 montre ce que nous pensons être la meilleure solution. Nous partons du principe que la solution d'Alinghi n'est pas la meilleure. Mais nous ne le saurons exactement que lorsque nous aurons navigué l'un contre l'autre.
