Depuis le Vendée Globe 2016, les foils sont apparus sur les IMOCA. Ils remplacent les dérives sur les nouveaux bateaux. S'ils n'ont pas pu vraiment démontrés leurs efficacité sur l'édition 2020 en raison de conditions météo très particulières, le premier mois de course sur le Vendée Globe 2024 montre que les voiliers les plus rapides sont bien des voiliers à foils. Mais comment fonctionnent ces foils sur un monocoque IMOCA ?
A quoi servent les foils sur un IMOCA ?
Les foils sur un IMOCA fonctionnent comme des ailes immergées, générant une force de portance qui soulève partiellement la coque hors de l'eau. Voici les principaux aspects de leur fonctionnement :
1. Structure : Un foil d'IMOCA est composé de plusieurs parties, dont un barrot central, un élément structurel rectangulaire, des blocs de mousse sur les côtés, et des bords d'attaque et de fuite en carbone.
2. Principe : L'asymétrie et la cambrure du profil du foil créent une différence de pression entre ses faces supérieure et inférieure lorsqu'il se déplace dans l'eau, générant ainsi une force de portance.
3. Effet sur la navigation :
- Les foils permettent de réduire la traînée en soulevant partiellement la coque hors de l'eau.
- Ils augmentent la vitesse du bateau en diminuant les frottements avec la surface de l'eau.
- Les IMOCA commencent à "voler" partiellement à partir de 14-15 nœuds de vent.
4. Particularités des IMOCA :
- Contrairement aux bateaux de l'America's Cup, les IMOCA n'ont pas de safrans en T (c'est un choix de la jauge), ce qui limite leur capacité à maintenir un vol stable sur de longues périodes.
- Les foils des IMOCA sont conçus pour caviter à environ 35 nœuds, un compromis entre performance et efficacité sur une large plage de vitesses.
5. Réglages : Les foils peuvent être ajustés en termes d'incidence pour optimiser leur performance selon les conditions de navigation.
Les foils ont révolutionné la navigation des IMOCA, permettant des gains de vitesse significatifs, particulièrement aux allures de travers et portantes. Ils ne sont pas performant dans le petit temps (faibles vents) et au près même si les écarts de vitesse entre les bateaux à foil et sans foils tendent à diminuer dans ces conditions.
Quels sont les avantages des foils sur un IMOCA ?
Les foils sur les bateaux IMOCA offrent plusieurs avantages significatifs :
1. Augmentation de la vitesse : Les foils permettent d'augmenter la vitesse du bateau jusqu'à 10-15% supplémentaires, particulièrement aux allures de travers (entre 70° et 120° du vent réel).
2. Réduction de la traînée : En soulevant partiellement la coque hors de l'eau, les foils diminuent la résistance de l'eau sur la carène, ce qui peut se traduire par un gain de vitesse allant jusqu'à plus de deux nœuds par rapport à un IMOCA classique sans foils.
3. Amélioration de la stabilité : Les foils augmentent le couple de redressement du bateau, ce qui permet d'accroître la puissance dans les voiles et donc la performance globale.
4. Polyvalence : Certains modèles de foils, comme les foils en C, sont rétractables et modulables, offrant une plus grande flexibilité selon les conditions de navigation.
5. Sustentation de la coque : Les foils permettent de soulager la carène en la soulevant partiellement, ce qui réduit la surface mouillée et augmente la vitesse à puissance égale.
6. Fonction antidérive : En plus de la portance verticale, les foils peuvent créer une portance antidérive, travail normalement réalisé par les dérives transversales traditionnelles.
Ces avantages se traduisent par des gains de performance significatifs, avec des estimations allant jusqu'à 5 jours de gain sur une course comme le Vendée Globe.
Quels sont les inconvénients des foils sur un IMOCA ?
Malgré leurs avantages en termes de performance, les foils sur les bateaux IMOCA présentent plusieurs inconvénients :
1. Efficacité limitée dans certaines conditions :
- Moins efficaces au près et au plein vent arrière.
- Nécessitent un minimum de 12-14 nœuds de vent réel pour être pleinement efficaces.
2. Difficultés de contrôle :
- Les skippers ont du mal à gérer l'accélération rapide du bateau avec les foils.
- L'absence de safrans en T rend le vol stable difficile, contrairement aux bateaux de l'America's Cup.
3. Compromis de conception :
- Les foils conçus pour des vitesses élevées sont moins performants à basse vitesse.
- L'épaisseur des foils influence la vitesse de cavitation, créant un dilemme entre solidité et performance (plus le foil est fin, et mieux il fonctionne).
4. Problèmes en conditions difficiles :
- Dans des mers formées, les skippers doivent souvent réduire la vitesse pour préserver le bateau et eux-mêmes.
5. Complexité de gestion :
- Les skippers doivent constamment ajuster les foils selon les conditions, ce qui peut être physiquement et mentalement exigeant.
6. Fragilité potentielle :
- Les foils sont des appendices supplémentaires susceptibles de casser ou d'être endommagés, comme l'a montré l'expérience de certains skippers.
7. Performance en mode dégradé :
- Lorsque les conditions ne sont pas optimales pour l'utilisation des foils, les bateaux peuvent se retrouver désavantagés par rapport aux modèles sans foils.
Ces inconvénients soulignent la nécessité de continuer à développer et à optimiser la technologie des foils pour les IMOCA, notamment en termes de rétractabilité et de compromis entre performance et polyvalence.
