Sur les catamarans, les foils réduisent la traînée et améliorent le confort. Analyse technique des vitesses, des gains réels en course et des limites en plaisance.
En résumé
Sur les catamarans, les foils ne poursuivent pas toujours l’objectif spectaculaire du vol complet. Leur fonction principale est plus pragmatique : réduire la traînée des coques, améliorer le rendement hydrodynamique et stabiliser le comportement dans certaines plages de vitesse. En générant une portance partielle, ils allègent les coques, limitent l’enfoncement et réduisent les impacts dans la mer formée. En course, cette optimisation se traduit par des gains mesurables de vitesse moyenne et de contrôle. En plaisance, elle vise surtout le confort et la sobriété énergétique. Toutefois, les charges induites par les foils posent des défis structurels majeurs, en particulier au niveau des bras de liaison et des zones d’ancrage. Leur efficacité dépend étroitement du déplacement, de la vitesse cible et du programme réel du bateau. Les foils sur catamarans ne sont donc ni une solution universelle ni un simple accessoire, mais un choix d’architecture engageant.
La logique hydrodynamique des foils sur catamarans
Un catamaran présente une surface mouillée importante, liée à ses deux coques fines mais longues. Cette géométrie favorise la stabilité initiale, mais pénalise la traînée à mesure que la vitesse augmente. Les foils ont pour objectif principal de réduire cette surface mouillée en générant une portance hydrodynamique.
Contrairement aux monocoques à foils, les catamarans exploitent souvent une portance partielle. Le bateau ne cherche pas systématiquement à se soulever entièrement. Il s’agit plutôt d’alléger les coques de quelques dizaines de pourcents, ce qui suffit à diminuer la traînée de friction et la traînée de vague.
La portance produite dépend de la surface du foil, de son profil, de son angle d’incidence et de la vitesse. Sur un catamaran de croisière rapide, les foils commencent à devenir efficaces à partir de 10 à 12 nœuds (18 à 22 km/h). Sur un catamaran de course, cette plage peut débuter plus tôt grâce à un rapport surface de voile / déplacement plus élevé.
Les effets sur la traînée et la vitesse
La réduction de traînée est l’effet le plus direct et le plus mesurable. Lorsque les foils soulagent les coques, l’enfoncement diminue et la longueur de carène mouillée se réduit. La traînée de friction, proportionnelle à cette surface, baisse mécaniquement.
Sur des catamarans de course, les gains observés sur la vitesse moyenne peuvent atteindre plusieurs nœuds dans des conditions favorables. Sur des multicoques de 12 à 18 mètres, des gains de 5 à 15 % sur certaines allures ont été mesurés lors d’essais comparatifs.
En plaisance, l’effet est plus modeste mais reste significatif. À vitesse stabilisée, la réduction de traînée permet de maintenir la même allure avec moins de puissance vélique ou motrice. Cela se traduit par une navigation plus douce et une meilleure régularité.
L’impact sur le confort et le comportement en mer
L’un des arguments majeurs en faveur des foils sur catamarans est l’amélioration du confort dans certaines plages de vitesse. En allégeant les coques, les foils réduisent les impacts verticaux et le phénomène de martèlement dans le clapot.
La portance crée un amortissement hydrodynamique qui limite les variations rapides d’assiette. Le bateau adopte une trajectoire plus tendue. Les accélérations verticales sont réduites, ce qui améliore le confort ressenti par l’équipage et les passagers.
Cependant, cet effet n’est pas universel. En dehors de la plage de fonctionnement optimale, un foil peut générer des charges variables et induire des mouvements parasites. Le confort dépend donc fortement du dimensionnement et de la cohérence globale du design.
Les configurations de foils sur catamarans
Les catamarans utilisent plusieurs types de configurations. Les plus courantes sont les foils en L ou en J, implantés dans les coques. Ces foils génèrent à la fois une portance verticale et une composante latérale.
Sur certains multicoques de course, des configurations plus agressives permettent un vol partiel ou quasi complet. Dans ce cas, une coque peut se retrouver largement dégagée de l’eau, tandis que l’autre reste partiellement en contact pour assurer la stabilité.
En plaisance, les configurations sont généralement plus conservatrices. Les foils sont dimensionnés pour soulager les coques sans provoquer de décollage complet. L’objectif est la tolérance, pas la performance extrême.
Les vitesses cibles et les plages d’efficacité
La performance des foils sur catamarans est étroitement liée à la vitesse. En dessous d’un certain seuil, le foil génère peu de portance et ajoute de la traînée parasite. Au-dessus de ce seuil, son rendement augmente rapidement.
Sur un catamaran de croisière performant, la plage d’efficacité se situe souvent entre 12 et 20 nœuds (22 à 37 km/h). Sur un catamaran de course, cette plage peut s’étendre bien au-delà, jusqu’à 30 nœuds (56 km/h) et plus.
Cette dépendance explique pourquoi les foils sont particulièrement intéressants pour les programmes rapides, mais plus discutables pour des catamarans lourds naviguant majoritairement à faible vitesse.
L’impact en course au large et en régate
En course, les foils ont transformé la hiérarchie des performances. Ils permettent d’augmenter la vitesse moyenne sur les allures portantes, là où les multicoques passent une grande partie de leur temps.
Le gain ne se limite pas à la vitesse pure. Les foils améliorent le contrôle du bateau dans les conditions dégradées. Un catamaran à foils bien réglé conserve une trajectoire plus stable, ce qui permet de maintenir une voilure plus puissante plus longtemps.
Cette performance a un coût. Les charges structurelles augmentent fortement. Les bras de liaison, qui relient les deux coques, subissent des efforts asymétriques importants. Leur dimensionnement devient critique pour la sécurité et la durabilité.
Les enjeux structurels spécifiques aux catamarans
L’intégration structurelle est le principal défi des foils sur catamarans. Contrairement à un monocoque, les efforts ne sont pas repris par une quille centrale massive, mais par des structures transversales plus fines.
Les charges générées par un foil peuvent atteindre plusieurs dizaines de tonnes sur des multicoques de course. Ces efforts sont transmis aux coques et aux bras de liaison, créant des contraintes de flexion et de torsion complexes.
En plaisance, les contraintes sont moindres mais restent significatives. Une mauvaise intégration peut entraîner des problèmes de fatigue, de fissuration ou de délaminage. C’est pourquoi les catamarans à foils doivent être conçus dès l’origine pour intégrer ces efforts, et non modifiés a posteriori.
Les limites hydrodynamiques et physiques
Comme tous les systèmes porteurs, les foils sur catamarans sont soumis à des limites physiques. La cavitation apparaît à haute vitesse lorsque la pression chute localement sur le profil. Elle provoque une perte de portance et des vibrations.
La ventilation, c’est-à-dire l’entrée d’air le long du foil depuis la surface, constitue un autre risque, en particulier sur des foils fortement inclinés. Ces phénomènes imposent des limites de vitesse et d’incidence.
Ces contraintes expliquent pourquoi les foils sur catamarans sont souvent dimensionnés de manière conservative en plaisance. La recherche de robustesse prime sur la performance maximale.
Les bénéfices et compromis en plaisance
En plaisance, les foils ne transforment pas un catamaran en machine de course. Leur intérêt réside dans une navigation plus fluide, plus stable et parfois plus économe en énergie.
Les gains de vitesse sont secondaires par rapport à la qualité de navigation. Un catamaran à foils bien conçu permet de maintenir des moyennes élevées avec moins de fatigue pour l’équipage. Il reste cependant plus complexe, plus coûteux et plus exigeant en maintenance.
Ces compromis expliquent pourquoi les foils restent encore marginaux sur les catamarans de grande diffusion, mais progressent sur les modèles haut de gamme et les programmes orientés performance.
Une technologie d’optimisation, pas une recette universelle
Les foils pour catamarans ne répondent pas à une logique unique. En course, ils sont un levier de performance majeur. En plaisance, ils sont un outil d’optimisation ciblé. Leur efficacité dépend de la vitesse réelle d’utilisation, du déplacement et de la qualité de l’intégration structurelle.
Ils ne remplacent ni la finesse des coques ni la qualité du plan de voilure. Ils viennent compléter un ensemble cohérent. Lorsqu’ils sont utilisés hors de ce cadre, ils deviennent une source de contraintes plus que de bénéfices.
C’est cette réalité technique, souvent moins spectaculaire que les images de vol complet, qui explique à la fois l’intérêt croissant pour les foils sur catamarans et la prudence persistante de nombreux architectes navals.
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