Hydrofoil

Hydroptère

Pour les articles homonymes, voir Hydroptère (homonymie).

Prototype Forlanini 1910

Un hydroptère (du grec hydros, eau, et ptère, aile), hydrofoil boat en anglais, est un type de bateau dont la coque s’élève et se maintient en équilibre hors de l’eau à partir d'une certaine vitesse grâce a un ensemble de foils, ou ailes immergées, qui fonctionnent sur le même principe qu’une aile d'avion. En supprimant le frottement de l’eau sur la coque et la trainée de vague de carène, cette technique permet aux bateaux d’augmenter leur vitesse.

Terminologie

Foil ou Plan porteur ?

• Un plan porteur désigne une surface portante, profilée ou non, qui avance dans l'air, dans l'eau ou sur l'eau. Une aile d'avion, un ski sont des plans porteurs.
• Un foil désigne un plan porteur profilé et immergé exclusivement, ce qui est une caractéristique essentielle d'un hydroptère.

Pour ces raisons, remplacer "foil" (valant hydrofoil en français) par "plan porteur" est imprécis. Lors de l'utilisation de "plan porteur", il est préférable de lui rajouter "immergé et profilé", ou bien le remplacer par "aile portante immergée". Le Larousse définit un hydroptère comme un "Navire rapide muni d'ailes portantes reliées à la coque par des bras et capable, à partir d'une certaine vitesse, de naviguer en position déjaugée."

Invention de l'hydroptère

En 1861, l'anglais Thomas Moy teste sur un canal un modèle équipé de 3 surfaces portantes, note le déjaugeage dynamique et la réduction de la traînée.

En 1869 le français Emmanuel Farcot, ingénieur mécanicien auteur de nombreux brevets, dépose un brevet décrivant une embarcation munie de plan porteurs latéraux, horizontaux au départ, puis inclinés quand la coque commence à monter.

A partir de 1894, l'américain William E. Meacham explore le concept d'hydrofoil. Il teste à Chicago en 1897 un modèle remorqué équipé de 5 surfaces portantes. Il publie en 1906 dans "Scientific American" un article de référence où il expose les principes de base d'un hydroptère.

En 1897, le Comte de Lambert expérimente un catamaran équipé de quatre plans transversaux. Avec la vitesse, les coques sortent de l'eau et l'engin est porté par ses surfaces planantes (ou plans porteurs) à la surface. Il s'agit donc d'un hydroplane, fonctionnant en hydroptère seulement pendant la phase d'accélération. « À une vitesse de 16 km/h, les flotteurs étaient entièrement sortis de l'eau et la machine glissait à la surface sur ses quatre surfaces portantes.»^[1]

En 1905, le professeur Enrico Forlanini, connu pour ses conceptions de dirigeables, conçoit et construit un hydroptère pour tester des foils en vue d'application aux avions. Il le teste en 1906 sur le lac Majeur, atteignant 38 nœuds (70 km/h) avec un moteur de 75 ch. Les foils sont du type à échelle, à 4 étages; la configuration est complexe, avec des plans porteurs fixes et d'autres rétractables à grande vitesse. La propulsion est aérienne.

En 1907, A. Crocco et O. Ricaldoni testent un hydroptère de 8 m de long, propulsé par deux hélices aériennes à pas variable disposées sur des bras en V. La configuration est de type trois points (un avant, deux arrières), les foils en acier sont du type en V (perçant la surface). Avec 100 ch, l'engin aurait atteint 43 nœuds (80 km/h).^[2]

En 1907 également, l'américain Peter C. Hewitt construit et teste un hydroptère à propulsion par hélice immergée, présentant toute une série de foils décalés en hauteur et en longueur. La configuration montre des foils latéraux avant et des foils axiaux arrières. L'hélice est sur un pied, en attaque frontale (comme sur un avion). Vitesse 26 nœuds (48 km/h).^[3]

Fin 1907, le brésilien Santos Dumont teste sur la Seine un engin réalisé dans le but d'atteindre 100 km/h pour remporter un pari de 50 000 francs. Présenté parfois comme une hydroplane devant recevoir des ailes par la suite^[4], il s'agirait en fait d'un véritable hydroptère, de configuration trimaran, car il présente un grand foil avant de 4 m d'envergure et un foil arrière (directionnel) d'un mètre. Les essais ne sont pas satifaisants (problèmes de moteur).^[5] Les photos publiées montrent l'engin avec une hélice mais sans moteur.

En 1910, Forlanini teste un autre modèle équipé de plans porteurs en acier, capable de porter 2 à 4 personnes. Moteur 100 ch.^[6]

En 1919, Alexandre Graham Bell fait l’essai de son hydroptère sur le lac Bras d’Or sur l’Île du Cap Breton^[7]

Ne sont pas cités ici de nombreux projets, dessins et brevets établis depuis 1860 et non suivis de réalisation. Il est difficile de dire qui a "inventé" l'hydroptère; le premier engin réalisé répondant à la définition de l'hydroptère donnée plus haut serait celui de Forlanini en 1906.

Hydroptères civils

Motorisés

Hydroptère de première génération

H/S Jaanika

• Les hydroptères de première génération, à plans porteurs fixes perçant la surface, sont une invention allemande des années 1930 (brevets Schertel-Sachsenberg) reprise en Suisse après la guerre (Supramar), puis en URSS à partir de 1957 (les Raketa, Meteor, Kometa, etc.) et en Italie par Rodriquez (séries PT et RHS).

- le Supramar PT 10 (32 passagers) était en service sur le Lac Majeur en 1953

- le Supramar PT 20 (longueur 21 m, 72 passagers) construit sous licence par Rodriquez est le premier hydroptère ayant effectué un service régulier, entre l'Italie et la Sicile, en 1956. Le "Freccia del Sole" avait une vitesse de service de 34 nds, environ 3 fois plus élevée que celle des navires à passagers du moment.

Boeing Jetfoil 1974

• Les modèles dits de deuxième génération, plus sophistiqués, ont des plans porteurs complètement immergés qui nécessitent une stabilisation active. Voir Navire à grande vitesse

À voile

• Définition. Un hydroptère à voiles ou foiler (en anglais) peut être défini comme un voilier monocoque ou multicoque qui utilise la portance dynamique (liée à la vitesse) de plusieurs foils (ailes immergées ou plans porteurs profilés immergés) en remplacement de la portance archimédienne de la coque ou des coques.

Le terme foiler est dérivé de foil, contraction de "hydrofoil" (plan porteur profilé et immergé).

• Historique des modèles les plus connus :

• Le "Monitor" (américain), de 6 mètres de long, qui a dépassé les 30 nds en 1956,
• Le "Williwaw", trimaran de 9 mètres sur plan David Keiper, atteignant plus de 20 nds à la fin des années 60,
• Le catamaran "Icarus" sur une base de catamaran Tornado réalisé par J. Grogono entre 1969 et 1972
• Le prototype expérimental réalisé en 1976 pour Éric Tabarly à partir d'une coque de Tornado de 6 m de long,
• L'Hydroptère d’Alain Thébault,
• Catamaran Techniques Avancées de l'ENSTA,
• Hobbie Trifoiler TF22 par Greg Ketterman,
• Moth à foil

Hydroptères militaires

Hydroptère HMCS Bras d'Or 400

Boeing PHM Pegasus 1974

La compagnie Boeing a construit pour la marine américaine des hydroptères classe PHM Pegasus (PHM signifie Patrol Hydropter Missile).

Motorisés par une turbine de 18 000 cv, ces hydroptères sont capables de naviguer à 48 noeuds.

Voir aussi

• la page Foiler
• Decavitator engin de record à pédales (human powered)
• L'Hydroptère (prototype d'Alain Thébault)
• HMCS Bras d'Or 400

Notes

1. ↑ commentaire d'Orville Wright (pionnier de l'aviation), dans "Aeromarine origins" de H.F. King, Putnam, Londres, 1966. Une photo montre l'engin en essais sur la Seine en 1906
2. ↑ Cette vitesse paraît très élevée. Source "Aeromarine origins"
3. ↑ "Aeromarine origins"
4. ↑ "Santos-Dumont", Peter Wykeham, Editions de Trévise, page 227
5. ↑ The automotor journal, 4 janvier 1908
6. ↑ d'après P.R. Crewe rapporté dans "Aeromarine origins"
7. ↑ Panneau descriptif du HMCS Bras d'Or 400, Musée Maritime du Québec, L'Islet.

Liens externes

• The International Hydrofoil Society (en anglais)
• Les premiers hydroptères (en anglais)
• Le prototype hydroptère (1976) de Tabarly
• l'Hydroptère Alain Thébault
• sailing/history_trifoiler.html Hobbie trifoiler
• [1] catamaran Techniques Avancées
• Foilers! blog en français sur l'actualité des voiliers à foils, la plupart étant de type hydroptère
• Site sur la série des Moth à foil ou "Moth Foiler"

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