NAVIRES Navires de plaisance

Les navires rapides de plaisance

Les navires rapides de plaisance sont dans la plupart des cas des vedettes. La physique de ces unités montre le développement de forces de portance hydrodynamiques (semblables à la portance d'une aile) sur leur carène. Leur poids est donc équilibré non seulement par la poussée d'Archimède, mais aussi par une force de portance verticale directement liée au carré de leur vitesse. Selon la proportion de ces deux forces, on parle soit de navires semi-planants, soit de navires planants. Ils se déplacent à des nombres de Froude supérieurs à 0,5 (quotient de la vitesse par la racine carrée du produit de la longueur par l'accélération de la pesanteur).

Ils représentent une grande famille de navires comprenant la plupart des petites unités.

Les trois éléments essentiels sont le tracé de la carène, le respect du devis des poids prévu et l'efficacité de la propulsion.

Le tracé des carènes

Les carènes ont évolué des formes à bouchain arrondi – le bouchain, partie située entre le fond et la partie verticale de la coque, décrit alors une courbe continue – vers celles présentant un bouchain vif (un angle) avec un fond sous le bouchain en forme de V plus ou moins accentué. La largeur des vedettes a augmenté pour donner plus d'espace intérieur et de confort. Les premières vedettes étaient des « couloirs », alors qu'aujourd'hui la largeur donne des espaces plus équilibrés avec des rapports longueur sur largeur de 3,5 à 5 environ. Ces carènes présentent des résistances à l'avancement plus élevées, mais la puissance des moteurs a tellement augmenté qu'elle compense largement cette trainée supplémentaire.

Les questions de poids

La tenue du poids prévu est un élément essentiel des performances et du comportement à la mer d'un navire rapide. Plusieurs raisons concourent à une certaine croissance du devis des poids des yachts à moteurs : la tendance générale à une augmentation du confort avec plus d'isolation, plus de luxe, plus d'éclairage, plus de vitrages... ; le nombre accru des intervenants – propriétaires, designers, équipementiers, chantiers... – animés par des motivations diverses souvent très éloignées des questions de poids ; l'application de normes nouvelles pour les structures, les équipements antipollution, les équipements de sécurité incendie et autres.

La mise en œuvre de matériaux de structure plus performants – composite sandwich, alliages spéciaux d'aluminium ou d'acier – compense dans une certaine mesure l'augmentation des éléments ci-dessus.

L'évolution des systèmes propulsifs

Des évolutions importantes ont permis d'améliorer les performances des navires en dépit de la tendance inflationniste des devis de poids : dans les petites dimensions, les progrès des moteurs hors-bord à 2 temps, puis à 4 temps, toujours plus puissants, plus fiables, plus silencieux ; dans les puissances plus élevées, l'évolution remarquable des moteurs Diesel turbo vers la compacité, les grandes puissances et une plus grande fiabilité ; l'apparition des propulsions à jets d'eau, couramment appelées hydrojets.

Ces derniers, qui s'apparentent à des pompes axiales ou mixtes axiales-radiales enfermées dans des conduits, ne sont pratiquement pas sujets à la cavitation à vitesse élevée (cf. navires - Hydrodynamique navale). Cet avantage leur permet d'obtenir des rendements croissants avec la vitesse, alors que la cavitation des hélices, difficile à éviter, diminue leur rendement dans les mêmes conditions. Les hydrojets présentent aussi des avantages de manœuvrabilité sur les hélices. Leur relative facilité d'installation sous forme d'un ensemble compact a convaincu de nombreux architectes et chantiers navals. Ils équipent aujourd'hui la majorité des vedettes d'une certaine taille et dépassant les 30 nœuds.

D'autres systèmes, comme les hélices de surface se développent pour des applications à vitesse encore plus élevée.

Les navires à déplacement

Certains propriétaires ont toujours préféré des navires à déplacement, c'est-à-dire dont la vitesse ne dépasse guère 15 à 18 nœuds, à la griserie des chevauchées à grande vitesse. Ces unités sont généralement de grande taille, mais il existe aussi de petits navires à déplacement, dont les vitesses sont d'environ 10 à 12 noeuds. Cette clientèle, amatrice de lignes traditionnelles, dites « indémodables », de coques en acier et du confort lié à des navires relativement lourds, se voit proposer, depuis les années 1990, une nouvelle famille de yachts à déplacement : les Explorer yachts (navires d'exploration). De grande autonomie, de silhouette et de conception inspirées des navires professionnels, ces bateaux offrent à leurs propriétaires des possibilités d'exploration des mers lointaines, de voyages vers des destinations plus exotiques que celles de la Méditerranée ou des Antilles. Certains sont même adaptés à la navigation polaire.

Quelques systèmes, que l'on rencontre sur d'autres types de navires à déplacement, prennent une importance particulière sur ce type de yachts.

Les systèmes de stabilisation

Les yachts à moteurs sont en général utilisés dans des conditions de mer moyennes ou belles. Cependant, il importe que les propriétaires puissent profiter de tout le confort du navire, d'où l'importance croissante du contrôle de son comportement par des systèmes de stabilisation. Seul le mouvement de roulis peut être contrôlé sur les yachts monocoques classiques. Les systèmes utilisés pour contrer ce mouvement s'apparentent à plusieurs familles :

– Les systèmes actifs à ailerons (une ou deux paires par navire) sont disposés au bouchain et mus par des vérins et une centrale hydraulique. L'amélioration des capteurs de mouvement et d'accélération, ainsi que le perfectionnement des logiciels de commande permettent d'obtenir d'excellents résultats. Le roulis est réduit dans des proportions importantes, 70 à 90 p. 100. Leur efficacité augmente avec la vitesse. Toutefois, il existe des systèmes qui sont aussi utilisables à l'arrêt, jusqu'à une certaine hauteur de vagues.

– Les systèmes passifs restent efficaces même à l'arrêt. Ils sont composés de quilles de roulis qui sont des profils disposés approximativement au bouchain du navire sur environ un tiers de la longueur de la coque. Leur principe est d'augmenter l'énergie dissipée en créant des turbulences au cours du mouvement de roulis. Leur efficacité reste cependant limitée.

– Les systèmes à réservoir de liquides (ou systèmes à caisse à eau) ont pour principe de créer des mouvements d'eau dans un réservoir dont le moment est opposé au moment excitateur de la houle. Bien réglés, ils diminuent le roulis d'environ 30 à 40 p. 100.

– De nouveaux systèmes, comme le transfert de masses solides, sont en cours de développement. Comme les réservoirs à liquide, leur principe est de créer un moment antagoniste de celui de la houle, moment contrôlé ici par un système informatique qui commande les mouvements des masses.

La propulsion électrique

Comme dans le domaine des vedettes rapides, la propulsion des yachts à déplacement a largement évolué. Une des tendances, lente mais certaine, est la montée en puissance de la propulsion électrique. L'augmentation des consommations électriques – liées au système de climatisation, aux équipements de stabilisation, aux propulseurs secondaires pour les manœuvres dans les ports – conduit à des puissances de groupes électrogènes de plus en plus élevées. L'idée de grouper génération électrique et propulsion arrive naturellement, particulièrement dans les grands yachts. Les progrès parallèles de l'électronique de puissance permettent de piloter des moteurs électriques de propulsion de quelques mégawatts. Le tout-électrique permet aussi le tout-électronique et offre souplesse de fonctionnement, silence et sécurité (multiplicité des générateurs en cas de panne). Il permet de rejeter les moteurs Diesel, sources de bruit, dans la zone la moins fréquentée du navire. La propulsion électrique sera aussi la plus « écologique » car il est plus simple de limiter les rejets et d'optimiser le fonctionnement d'un moteur Diesel lorsque celui-ci tourne toujours au même régime. La propulsion électrique peut aussi, dans l'avenir, intégrer des générateurs à hydrogène, un appoint de piles à combustible, de batteries solaires... Un bel avenir que seuls gênent encore un encombrement encore un peu prohibitif et un coût d'acquisition assez élevé.