Qu'appelle t'on la "puissance" pour un voilier ?

Quand on parle de la puissance d'un voilier, on peut penser à la puissance de son moteur, s'il en est équipé. On pense aussi souvent à son passage dans les vagues, ou à d'autres sensations en navigation, très subjectives. Il y a pourtant une définition technique précise de la puissance d'un voilier, et, comme pour tout véhicule motorisé, elle a une influence directe sur sa vitesse.

 

Quelques rappels sur la marche d'un voilier...

Comme pour tout objet en mouvement, la vitesse d'un voilier résulte de l'équilibre entre des forces propulsives et des forces s'opposant au mouvement.

Dans le cas qui nous intéresse, ces "freins" sont les traînées aéro et hydro-dynamiques, dues principalement au frottement de l'air sur les voiles et le fardage du bateau, et au frottement de l'eau sur la carène et les appendices (la surface mouillée). La perte d'énergie due à la formation de vagues (le sillage) compte aussi parmi les freins les plus importants.

Les forces propulsives sont exclusivement celles produites par les voiles. Or ces forces ne sont pas parallèles au déplacement du bateau. Elles sont même largement transversales. Elles s'appliquent à une certaine hauteur dans la mature, et c'est ce qui fait gîter un voilier. C'est aussi ce qui crée le besoin d'un plan anti-dérive (quille ou dérive). La multiplication de la force par la hauteur s'appelle en mécanique un moment (ou un couple). Dans ce cas, il s'agit du moment de chavirage. La gîte du voilier résulte de l'équilibre entre ce moment de chavirage et un autre moment, que l'on appelle moment de redressement.

On comprend donc que, plus le moment de redressement est fort, plus le bateau peut supporter un moment de chavirage important. En d'autre termes, plus le moment de redressement est fort, plus on peut porter de toile pour un vent donné. Si on peut porter plus de toile, il y a plus de force propulsive, et on peut donc aller plus vite.

Ce que les techniciens appellent puissance d'un voilier est son moment de redressement.

 

Comment ce moment de redressement est-il créé ?

On l'a vu, un moment est le produit d'une force par une distance (le bras de levier de cette force).

Dans le moment de redressement d'un voilier, cette force est tout simplement le poids, qui s'exerce au centre de gravité du navire. Le bras de levier est le décalage horizontal entre le centre de gravité et le centre de carène du bateau (le centre géométrique de son volume immergé). Quand le bateau ne gîte pas, le centre de carène et le centre de gravité sont à la verticale l'un de l'autre. Le décalage est nul, et le moment de redressement aussi. Dès que le bateau gîte, le centre de carène se décale sous le vent, et le moment de redressement augmente.

On en conclut que pour augmenter la puissance d'un voilier (son moment de redressement), il faut :

  • Augmenter sa largeur, pour augmenter le décalage sous le vent du centre de carène;
  • Augmenter sa largeur, aussi, pour rendre rappel et ballasts plus efficaces en décalant le centre de gravité au vent;
  • Allonger la quille et alléger la mature, pour baisser le centre de gravité et ainsi augmenter son décalage au vent lorsque le bateau gîte.

On pourrait aussi alourdir le bateau, mais on sait que les inconvénients sont souvent plus nombreux que les avantages.

 

On arrive donc à la définition d'un bateau type Open :

Léger, large, avec un grand tirant d'eau, portant une grande surface de voile, et... rapide !

 

Et les bouchains ?

Les bouchains sont d'abord réapparus sur les 60 pieds IMOCA du Vendée Globe. Nous nous en servons pour exploiter au mieux la jauge.

Celle-ci impose en effet une très grand angle de chavirage, ce qui est difficilement compatible avec un bateau très large au pont. On dessine donc une carène très large (et puissante), que l'on recoupe par des bouchains, en ajustant leur hauteur pour qu'ils ne diminuent pas (ou pas trop) la puissance aux angles de gîte habituels. Cela permet aussi, en diminuant la surface de la coque et du pont, d'être plus léger qu'un bateau très large.

Cet artifice s'est ensuite répandu aux autres types de voiliers, autant comme un parti-pris esthétique que comme une manière d'augmenter la puissance et l'habitabilité des bateaux, pour une largeur donnée.