Les Foils
En quoi les innovations technologiques depuis le XXème siècle, au niveau des foils, ont-elles permis d'améliorer considérablement les performances des bateaux et des supports naviguants ?
Foil gauche du monocoque Banque Populaire VIII, en position "sorti"
L’idée de “soulever” un bateau, ou du moins de l’aider à “sortir de l’eau”, n’est pas nouvelle, puisque les frères Wright, dès 1908, sont parvenus à faire décoller un catamaran muni de foils.
Mais comment ça marche? Tout est affaire de portance! Dans l’eau, le foil génère une différence de pression entre ses deux faces, l’extrados (face supérieure) et l’intrados (face inférieure). C’est cette différence de pression qui se traduit par une force exercée de bas en haut. Et plus la vitesse augmente, plus cette portance générée par le foil devient importante, à tel point qu’elle finit par devenir supérieure au bateau et permet de le sustenter de l’eau. De fait, les ou la coque(s) ne touchant plus ou presque l'eau limite la traînée, car il y a moins de frottements. En effet, plus il y a de frottements et plus la trainée augmente car l'eau exerce une force contraire à l'avancé du bateau; le bateau est donc ralenti.
En revanche, il y a des effets indésirables complexes, comme la ventilation et la cavitation. La dépression sur l’extrados est telle que se crée sur l’intrados une surpression. Du coup, l’eau se mélange à l’air (qui est aspiré) et entraîne un phénomène de ventilation, et, de fait, une diminution de la portance. Enfin, la fameuse dépression sur l’extrados peut être telle que l’eau se met à bouillir, entraînant cette fois un phénomène de cavitation, ainsi que des vibrations, et également une baisse de la portance.
Dessin d'un monocoque de type IMOCA vu de face, signé Guillaume Verdier, expliquant la complexité de ce type de bateau et de ses rapports de force.
Le couple de gîte est la force latérale exercée par le vent qui fait gîter le bateau. Les ballasts, la quille réglable ainsi que les nouveaux foils participent à contrecarrer ce couple de gîte pour redresser le bateau et le rendre plus efficace.
Les ballasts sont des réservoirs d'eau de mer que l'on remplit (ici en hachuré) ou non (ici en grisé) pour réduire la gîte du bateau.
La quille est réglable et permet de réduire la gîte d'environ 5%.
Les foils, fabriqués en fibre de carbone (pour sa légereté et sa rigidité) permettent eux aussi de réduire la gîte de 5%.